[發明專利]一種切換輸出連續正交偏振激光的裝置和方法

有效

• 申請號: 202210066922.7
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114520459B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 李立;白冰;高正欣;王寶庫;許祺峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/13;H01S3/08;H01S3/083
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本發明公開了一種切換輸出連續正交偏振激光的裝置和方法，包括：1.9μm水平線偏振連續光激光器、諧振腔輸入腔鏡、布儒斯特鏡、Ho:LLF激光晶體、2μm激光輸出耦合鏡、2μm半透射半反射鏡、自動閉合開關、第一全反射鏡、光延時器、光衰減器、第二全反射鏡、半波片和信號同步控制器；能夠實現2μm水平單偏振光輸出，還可以通過適當調節光延時器和光衰減器實現垂直偏振的連續光輸出，并且通過調節電路控制系統可實時切換正交偏振的連續光輸出。本發明具有切換效高效率、偏振態可控，光路結構簡單，使用器件少、低費用等優點，通過高度集成的電路控制系統，可以實現對正交兩束偏振光的輸出時間進行精確控制，可自選偏振光輸出時間。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，涉及一種切換輸出連續正交偏振激光的裝置和方法，特別是一種自注入環形腔實現切換輸出連續正交偏振激光的裝置和方法。

背景技術

波長為2μm的激光處于大氣傳輸窗口可應用于激光雷達，其中差分吸收雷達需要作為光源的激光器能夠輸出兩個不同偏振態的激光，這時正交偏振固體激光技術可以滿足這一條件。目前固態激光器對正交偏振技術已經有很深的研究，但是每種正交偏振技術方案還存在許多瑕疵。目前為止，固體激光器要實現偏振輸出多是采用偏振片或雙布儒斯特鏡等偏振器件，但是這只能實現單一偏振態輸出，很難實現雙偏振輸出并且輸出偏振光的消光比也很低，很難達到理想效果。雖然目前可以采用半波片實現兩束垂直-水平偏振光的切換，但是由于切換過程中存在時間延遲，這會極大地加劇相位不穩定度，極大地降低激光偏振特性。也可在特殊電光晶體(如摻雜氧化鎂鈮酸鋰晶體)上施加橫向半波電壓，可實現光束偏振態的改變，但是這需要電光晶體要具有很高的抗損傷閾值，同時晶壓不能過高以免損傷晶體。

專利號為CN201920037577.8的“一種基于MgO：LN晶體電光腔倒空全固態脈沖激光器”中僅實現單偏振輸出而且加入起偏器，不能實現正交偏振交替輸出，而且光-光轉換效率低，同時需要MgO：LN晶體要具有良好的抗損傷性。專利號為CN201611253656.X的“一種激光偏振態控制穩定裝置的控制穩定方法”中采用偏振控制器、起偏器、分束器等器件，增加成本并且添加了器件對光功率的損耗，而且增加了光路的復雜性。專利號為CN201611087525.9的“正交偏振雙波長同步諧振鎖模激光器”使用鍵合晶體價格昂貴而且晶體存在嚴重熱效應。目前采用特殊的激光晶體如Yb:GdAl₃(BO₃)₄[Dual-polarizationand?dual-wavelength?diode-pumped?laser?operation?from?a?birefringent?Yb³⁺-doped?GdAl₃(BO₃)₄nonlinear?crystal]、Yb:YCa₄O(BO₃)₃[Output-coupling-dependentpolarization?state?of?a?continuous-wave?Yb:YCa₄O(BO₃)₃laser]，通過調整輸出鏡位置或輸出鏡透過率等方式實現正交偏振輸出，但是其結構復雜、輸出功率效率低等因素限制其使用價值。

國內已開展針對自注入反饋的研究，通過對正交偏振注入的光反饋作用下VCSEL非線性特性[光電反饋下光注入VCSELs的動力學特性]，在一定的反饋強度和失諧頻率條件實現偏振模式切換，光纖激光器通過特定的周期調制以及不同方式的光反饋可以實現在激光混沌系統中的穩定控制[Chaotic?behavior?in?erbium-doped?fiber-ring?lasers]。但這種非線性研究大都集中在半導體激光器與光纖激光器中，對固體激光器的自注入延時反饋的研究較少。專利號為CN111446608A，也采用的是光纖式自注入而非固體激光器的自注入，同時要使用光纖激光器獲得2μm激光這需要對光纖材料提出更高的要求。