[發明專利]基于外注入自發輻射的線寬可調激光器

在審

• 申請號: 202211452292.3
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115714301A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 黃禮剛;毛鈺欽;張朝澤;關天宇;朱濤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/102;H01S5/062
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

本發明提供一種基于外注入自發輻射的線寬可調激光器，包括激光諧振腔、增益介質、泵浦源和外注入自發輻射源，泵浦源與激光諧振腔的第一輸入端連接，外注入自發輻射源與激光諧振腔的第二輸入端連接，增益介質設于激光諧振腔內，用于產生自發輻射；泵浦源輸入至激光諧振腔后，被傳輸給增益介質，產生受激輻射；外注入自發輻射源將自發輻射注入至激光諧振腔內，以使激光諧振腔內自發輻射和受激輻射耦合重新達到平衡，從而實現激光器穩定輸出的激光線寬可調。

技術領域

本發明屬于激光線寬調控領域，具體涉及一種基于外注入自發輻射的線寬可調激光器。

背景技術

激光在測距、工業生產、醫療美容等領域都有著廣泛的應用。傳統的激光器通常包括泵浦源、增益介質和激光諧振腔，增益介質自身會產生自發輻射，泵浦源向增益介質提供能量，使增益介質產生受激輻射，實現粒子數翻轉；激光諧振腔提供光學反饋能力，并保證其內自發輻射和受激輻射耦合達到平衡時，輸出的激光具有一定的定向性和單色性。以光纖激光器為例，其通常是利用摻雜光纖或光纖中非線性效應(受激拉曼散射、受激布里淵散射)作為增益介質，是由具有光纖尾纖的光有源、無源器件連接而成的激光系統。圖1所示為基于行波干涉的環形光纖激光器的結構示意圖，該光纖激光器包括泵浦光源、波分復用器、增益光纖、隔離器和耦合器，泵浦光源與波分復用器的第一輸入端連接，波分復用器的輸出端依次通過增益介質、隔離器連接耦合器的輸入端，耦合器的第一輸出端連接波分復用器的第二輸入端，第二輸出端為激光器的輸出端。在傳統激光器中，當增益光纖和輸入的泵浦光源一定時，激光諧振腔中自發輻射和受激輻射耦合達到平衡，即自發輻射與受激輻射的功率譜密度比值趨于穩定后，激光器輸出的激光線寬將趨于穩定，無法進行調節。由于通信、測量、醫學等領域對激光波段需求各有不同，故傳統激光器的應用領域受限。

發明內容

本發明提供一種基于外注入自發輻射的線寬可調激光器，以解決傳統激光器輸出的激光線寬不可調，很難滿足不同應用領域的不同波段需求的問題。

根據本發明實施例的第一方面，提供一種基于外注入自發輻射的線寬可調激光器，包括激光諧振腔、增益介質和泵浦源，還包括外注入自發輻射源，所述泵浦源與該激光諧振腔的第一輸入端連接，所述外注入自發輻射源與該激光諧振腔的第二輸入端連接，所述增益介質設于所述激光諧振腔內，用于產生自發輻射；

所述泵浦源輸入至所述激光諧振腔后，被傳輸給所述增益介質，產生受激輻射；所述外注入自發輻射源將自發輻射注入至所述激光諧振腔內，以使所述激光諧振腔內自發輻射和受激輻射耦合重新達到平衡，從而實現激光器穩定輸出的激光線寬可調。

在一種可選的實現方式中，還包括循環次數調控組件，用于決定單位量受激輻射完全從所述激光諧振腔內輸出之前，在所述激光諧振腔內的循環傳輸次數，其中當單位量受激輻射在所述激光諧振腔內的循環傳輸多次，完全從所述激光諧振腔內輸出后，所述激光諧振腔內自發輻射和受激輻射的耦合重新達到平衡，至此所述激光器穩定輸出激光且完成激光的線寬調節；

在所述受激輻射的每次循環傳輸過程中，隨著注入至所述激光諧振腔內與所述受激輻射耦合的自發輻射量的增大，自發輻射在該循環傳輸過程中，對受激輻射中光譜成分的相位隨機干擾程度加強，所述激光器輸出激光的線寬也會增大，所述激光器穩定輸出激光時的激光線寬為各次循環傳輸過程中線寬累積增大的結果；

在所述受激輻射循環傳輸次數不變的情況下，隨著每次循環傳輸過程中注入的所述自發輻射量的增大，所述激光器穩定輸出激光時的激光功率增大；隨著所述受激輻射循環傳輸次數的增大，所述激光器穩定輸出激光時的激光線寬和功率均增大。

在另一種可選的實現方式中，對所述泵浦源的功率、注入至激光諧振腔內與受激輻射發生耦合的自發輻射量和受激輻射循環傳輸次數中至少一個進行調節，以使所述激光器穩定輸出的激光滿足對應的線寬和/或功率要求。