[發明專利]一種自選模自注入反饋單頻激光器

在審

• 申請號: 202211324829.8
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115566520A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 郭永瑞;張娜娜;譚明森;馬勇;潘武
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H01S3/083
• 分類號: H01S3/083;H01S3/082
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張雪萍

本發明公開了一種自選模自注入反饋單頻激光器，包括泵浦源、耦合系統、輸入耦合鏡、激光晶體、輸出耦合鏡、全反射腔鏡組、反射型溫度體全息布拉格光柵和半導體制冷器件。通過內腔環形振蕩器和外腔反射型溫度體全息布拉格光柵共同構成復合腔振蕩器，由反射型溫度體全息布拉格光柵以恒定的共振衍射效率對入射激光進行模式自選擇后再以恒定激光強度注入環形振蕩器，實現復合腔環形振蕩器穩定的單向運轉，解決了復合腔激光器結構不穩定性的問題。極大地增加了腔內振蕩光子的壽命，使輸出激光具備高效率、低噪聲、窄線寬的特性。

技術領域

本發明涉及激光器以及激光技術領域，具體涉及一種自選模自注入反饋單頻激光器。

背景技術

高功率、可調諧、低噪聲、窄線寬的單頻激光器在量子信息、冷原子物理、精密光譜、精密測量等基礎科學研究領域以及空間激光通信、衛星導航等深空探測領域和空間激光雷達、激光遙感等國防安全領域有重要而廣泛的應用。當前，高功率單頻激光器的一種主要制備方式是采用環形激光諧振腔，采用環形諧振腔消除激光的空間燒孔效應，同時在環形激光諧振腔內插入法拉第光學單向器迫使激光單向運轉，結合采用模式選擇元件如標準具或非線性元件實現激光器的單頻運轉，最終實現環形激光諧振腔的穩定單向、單頻運轉。該種單頻激光器中腔內引入的模式選擇元件如標準具或非線性元件均會引入損耗影響激光器輸出功率，模式選擇元件標準具的損傷閾值是限制激光器輸出功率的因素，同時也是造成激光器的不穩定因素之一。在激光器的腔內功率較高時，組成激光單向器的磁致旋光介質不可忽略的熱透鏡效應影響激光器的穩定運轉特性，同時單向器裝置也是造成激光器結構復雜和系統不穩定的因素之一。另外一種實現高功率單頻激光器的方式是在環形激光諧振腔外使用高反射鏡片將正向或者反向傳播的激光再次反射注入環形激光諧振腔內，通過將反向傳播兩束激光形成激光強度差迫使激光單向運轉，同時結合在腔內插入模式選擇元件(如標準具)實現激光器的單頻運轉，最終實現激光器的單向、單頻運轉；激光器的單向運轉依靠外腔反饋注入的激光強度控制，激光器的單縱模運轉主要依靠內腔模式選擇元件的選模作用，外腔振蕩模式與內腔振蕩激光之間始終存在劇烈的模式競爭，這是造成復合腔激光器模式不穩定的主要因素。同樣，環形諧振腔內模式選擇元件的引入也會增加激光器的裝置不穩定性。并且該種激光器中為了使反向傳播的兩束激光形成穩定的激光強度差，需要在反射注入激光光路上引入半波片、棱鏡、四分之一波片組合，四分之一波片和棱鏡組合用于調節反射激光達到恒定強度，半波片用于校準反向注入激光的偏振方向，然而四分之一波片、棱鏡、半波片的引入增加了激光器的復雜性以及不穩定性，這是造成復合腔激光器結構不穩定性的主要因素。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是激光器在反射注入激光光路上引入了四分之一波片、棱鏡、半波片，增加了激光器的復雜性以及不穩定性，從而造成復合腔激光器結構不穩定性，目的在于提供一種自選模自注入反饋單頻激光器，通過內腔環形振蕩器和外腔反射型溫度體全息布拉格光柵共同構成復合腔振蕩器，由反射型溫度體全息布拉格光柵以恒定的共振衍射效率對入射激光進行模式自選擇后再以恒定激光強度注入環形振蕩器，實現復合腔環形振蕩器穩定的單向運轉，解決了復合腔激光器結構不穩定性的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種自選模自注入反饋單頻激光器，包括

泵浦源、耦合系統、輸入耦合鏡、激光晶體、輸出耦合鏡、全反射腔鏡組、反射型溫度體全息布拉格光柵和半導體制冷器件；

所述反射型溫度體全息布拉格光柵置于所述輸出耦合鏡之后并與所述輸出耦合鏡處于同一水平面；

所述全反射腔鏡組與輸入耦合鏡、輸出耦合鏡、激光晶體共同構成閉合的環形振蕩器；

所述環形振蕩器與所述反射型溫度體全息布拉格光柵共同構成復合腔環形振蕩器；

其中，所述泵浦源發射激光經耦合系統注入環形振蕩器的內腔，環形振蕩器水平輸出方向上的激光經反射型溫度體全息布拉格光柵以恒定的共振衍射效率進行模式選擇后再以恒定激光強度反射注入環形振蕩器的內腔；