[發明專利]一種鈉導星激光器

在審

• 申請號: 202310405323.8
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號: CN116435863A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 楊學宗;劉雨萱;孫玉祥;李牧野;馮衍
• 申請（專利權）人: 國科大杭州高等研究院
• 主分類號: H01S3/30
• 分類號: H01S3/30;H01S3/109;H01S3/094
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種鈉導星激光器，包括：1092nm光纖激光泵浦源、第一空間光隔離器、倍頻模塊、第二空間光隔離器、金剛石拉曼諧振模塊、輸出激光調制模塊和溫控模塊；所述1092nm光纖激光泵浦源經第一空間光隔離器后，注入倍頻模塊獲得546nm激光；通過第二空間光隔離器后注入金剛石拉曼諧振腔模塊，實現單頻線偏振589nm激光輸出，再經過輸出激光調制模塊后，將線偏振589nm激光變為圓偏振，并對單頻589nm激光光譜線寬進行展寬，實現匹配鈉原子吸收譜線寬的589nm激光輸出；溫控模塊用于調節和穩定金剛石晶體和倍頻晶體的工作溫度。本發明針對現有腔內倍頻金剛石拉曼鈉導星激光器技術上的不足，提出了一種新型技術路線，能夠實現589nm的高功率、高轉換效率以及高光束質量的窄線寬、圓偏振激光輸出。

技術領域

本發明涉及拉曼激光器領域，尤其涉及一種鈉導星激光器。

背景技術

在利用地基光學望遠鏡進行深空探測時，大氣湍流所導致的光波波前畸變是限制望遠鏡分辨率的主要因素。得益于在地球中間層處的天然鈉原子層，其可以與地面發射的589nm激光共振產生后向散射熒光，稱之為鈉導星。望遠鏡的自適應光學系統可依靠鈉導星進行實時成像波前校正，進而實現地基光學望遠鏡的近衍射極限觀測。此外，589nm激光的鈉導星自適應光學技術在空間碎片跟蹤、星-地激光通信、中間層磁力計、鈉層激光雷達等方面也有十分重要的應用。

目前，鈉導星激光器的技術路線主要有染料激光器、固體和頻激光器和拉曼光纖激光器三種。其中，固體和頻激光器和拉曼光纖激光器占據了鈉導星激光器的主導地位。中國發明專利申請CN201810059700.6，公開了一種固體和頻鈉導星放大自發輻射光源及和頻光輸出方法，該方法利用其一為放大自發輻射光源的1064nm和1319nm作為基頻光源，其和頻光589nm具有無弛豫振蕩、低相干性的穩定輸出，然而，固體和頻方案的鈉導星激光器其一般結構相對復雜、轉化效率較低，且輸出光束質量較差。

近年來，隨著金剛石合成技術的愈發成熟，且得益于金剛石在光學和熱學上的優越特性，基于金剛石拉曼激光技術的鈉導星激光器已經得到了十分廣泛的關注。典型的589nm金剛石鈉導星激光器通常采用1018nm窄線寬泵浦源結合腔內倍頻的金剛石拉曼激光器的方式(X.Yang,O.Kitzler?et?al.,”Diamond?sodium?guide?star?laser.,”Opt.Lett.45,1898-1901(2020)；楊學宗,程鑫.一種微秒脈沖鈉導星激光器系統,202211026536.1?2022.08.25CN)，實現脈沖或連續運轉的高功率589nm激光輸出。但高功率1018nm的摻鐿光纖放大器極易在1030nm處產生放大自發輻射(ASE)，嚴重限制1018nm摻鐿光纖激光器的功率提升，進而影響鈉導星激光器輸出功率的提升。金剛石拉曼腔內倍頻方案，一方面腔內插入損耗較大，激光閾值較高，影響激光轉化效率；另一方面諧振腔鍍膜需要同時考慮泵浦光、拉曼光、倍頻光三個波長，因此設計復雜，成本較高。

發明內容

本發明提供了一種鈉導星激光器，本發明針對現有腔內倍頻金剛石拉曼鈉導星激光器技術上的不足，提出了一種新型技術路線，能夠實現單頻589nm的高功率、高轉換效率以及高光束質量的單頻激光輸出，詳見下文描述：

一種鈉導星激光器，所述激光器包括：

所述1092nm光纖激光泵浦源經第一空間光隔離器后，注入倍頻模塊獲得546nm激光；通過第二空間光隔離器后注入金剛石拉曼諧振腔模塊，實現單頻線偏振589nm激光輸出，再經過輸出激光調制模塊后，將線偏振589nm激光變為圓偏振，并對單頻589nm激光光譜線寬進行展寬，實現匹配鈉原子吸收譜線寬的589nm激光輸出；溫控模塊用于調節和穩定金剛石晶體和倍頻晶體的工作溫度。

進一步地，所述1092nm光纖激光泵浦源包括：