基于電光晶體的激光線寬腔外調制器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于電光晶體的激光線寬腔外調制器，包括偏振棱鏡，在偏振棱鏡的一側設置有Ⅰ號準直光闌，在Ⅰ號準直光闌的另一側設置有電光晶體，在電光晶體的另一側設置有Ⅱ號準直光闌，在電光晶體兩外側端各設置有射頻電源。本發明結構簡單、操作方便、穩定性好等優點，具有調節連續變化，可以應用于激光光譜學實驗、激光質譜分析等領域。
【專利說明】基于電光晶體的激光線寬腔外調制器
【技術領域】
[0001]本發明屬于一種激光線寬腔外調制器，具體涉及一種基于電光晶體的激光線寬腔外調制器。
【背景技術】
[0002]激光器的線寬取決于激光器本身的諧振腔結構、選頻部件和振蕩模式等，一般不能進行調節，少數激光器可以通過更換、增減選頻部件來實現激光線寬的變化，但都不能進行連續的調節，而且因變化過程是通過改變諧振腔部件來實現，每次變化都需要重新調整諧振腔，這對于大多數激光器來說都是一個繁瑣而費時的過程。
[0003]激光器是較為昂貴的設備，在現有激光器的基礎上，通過技術手段來實現激光線寬的擴展，這將為激光光譜學和激光共振質譜等研究提供很大的幫助。某些晶體材料在外加電場中，隨著電場強度的改變，晶體折射率會發生改變，這種現象成為電光效應。電光效應引起的折射率變化的主要部分是一次電光效應，其效果遠大于二次效應等高階效應，一次電光效應被稱之為線性電光效應或者普克爾效應。
[0004]基于電光晶體的激光線寬腔外調制器是利用這類電光晶體在外加電場的作用下所產生的電光效應而制成的器件，當外加電場為高頻正弦波時，晶體在電場方向的折射率就會隨時間高頻正弦變化，當激光束通過晶體時，激光束在電場方向也隨之產生一個隨時間高頻正弦變化的相位量。通過這種對激光頻譜的高頻調制方式，使得激光在頻域上的隨之擴展，從而在一程度上實現激光線寬的連續調制。通過控制外加電場的頻率和振幅，激光線寬腔外調制器就可以在腔外將激光線寬調制到需要的數值。
【發明內容】
[0005]本發明是為了克服現有技術的缺點而提出的，其目的是提供一種具有調節連續變化、結構簡單、操作方便、穩定性好的基于電光晶體的激光線寬腔外調制器。
[0006]本發明的技術方案是:一種基于電光晶體的激光線寬腔外調制器，包括偏振棱鏡，在偏振棱鏡的一側設置有I號準直光闌，在I號準直光闌的另一側設置有電光晶體，在電光晶體的另一側設置有II號準直光闌，在電光晶體兩外側端各設置有橫向電極，橫向電極與射頻電源連接。
[0007]所述的電光晶體的通光孔徑為2mm，半波電壓為10-31V。
[0008]所述的射頻電源最高輸出電壓為30V，射頻頻率為70MHz。
[0009]本發明結構簡單、操作方便、穩定性好等優點，具有調節連續變化，可以應用于激光光譜學實驗、激光質譜分析等領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明基于電光晶體的激光線寬腔外調制器結構示意圖；
圖2是未對激光束調制的頻譜測量結果； 圖3是用本發明對激光束調制后的頻譜測量結果。
[0011]其中:
I偏振棱鏡2 I號準直光闌
3電光晶體4 II號準直光闌
5橫向電極6射頻電源
7調制前激光束 8調制后激光束。
【具體實施方式】
[0012]以下，參照附圖和實施例對本發明的基于電光晶體的激光線寬腔外調制器進行詳細說明:
如圖1所示，一種基于電光晶體的激光線寬腔外調制器，包括偏振棱鏡1，在偏振棱鏡I的一側設置有I號準直光闌2,在I號準直光闌2的另一側設置有電光晶體3,在電光晶體3的另一側設置有II號準直光闌4,在電光晶體3兩外側端各設置有橫向電極5,橫向電極5與射頻電源6連接。
[0013]其中，電光晶體3選用成品電光晶體(New Focus Standard Phase Modulator4001，市售)，采用MgO = LiNbO3晶體，通光孔徑2mm，半波電壓10-31V。射頻電源6采用NewFocus公司的3211型射頻電源(市售)，最高輸出電壓為30V，射頻頻率為70MHz。
[0014]本發明的工作過程是:
調制前激光束7先通過偏振棱鏡1，以提高偏振的消光比，并依靠I號、II號兩個準直光闌2、4使得激光束與電光晶體3進行準直,激光束偏振方向要與兩片橫向電極5垂直,使得外加電場和激光束偏振方向平行，調制后激光束8經II號準直光闌4輸出。
[0015]這一準直過程是進行激光線寬腔外調制的極為重要的一環。在準直時，我們將先固定好電光晶體3，并調節其支撐架，使晶體上的兩片橫向電極5完全水平，之后將中心高度調節至電光晶體3通光高度一致的兩個準直光闌固定在電光晶體兩側，使兩個準直光闌的中心與電光晶體的通光中心保持共軸。之后將激光束調節至與上面光軸同一高度，并通過偏振棱鏡反射進入上面通光光路。
[0016]射頻電源6用于產生高頻正弦波電壓，并將電場加載到兩片橫向電極5上，使電光晶體內部在垂直于橫向電極方向，產生一個高頻正弦變化的電場。根據普克爾效應，電光晶體在電場方向的折射率將也隨之按高頻正弦變化。
[0017]按上面方式準直入射進入電光晶體的激光束，將在其偏振方向上也同步產生一個高頻正弦變化的相位量。這時的激光振蕩表達式按照貝塞爾函數進行展開后，可以發現激光在頻譜除了調制前的頻譜峰之外，會額外產生出多級的邊頻峰，這就使得激光頻譜在頻譜上得以擴展。合理地配置外加電場的頻率和振幅，就能實現激光線寬的連續調節。
[0018]另外，利用本發明進行激光線寬的連續調制實驗時，采用的激光光源為Coherent公司的899-01型環形染料激光器，單縱膜工作模式，染料選用RdllO，采用氬離子激光器泵浦。激光器出光參數:激光功率為1W、激光波長為560.0OOnrn，偏振狀態為豎直偏振，消光比>100:1，激光線寬為 142.0MHz。
[0019]采用共焦球面FP掃描干涉儀對激光線寬進行測量，其自由光譜程為3.9GHz，精細常數大于100，工作波段為550-630nm，帶寬小于39MHz。[0020]如圖2所示，調制前(無外加電場、振幅為0.0V)的激光束的頻譜由共焦球面FP掃描干涉儀測量得到的結果，此時測量得到的激光線寬為142MHz。
[0021]如圖3所示，在經過本發明調制后(外加電場頻率70MHz，振幅為25.5V)的激光束頻譜由共焦球面FP掃描干涉儀測量得到的結果，此時測量得到的激光線寬為750MHz。
[0022]表1為不同射頻電源輸出電壓下，調制后的激光線寬通過共焦球面FP掃描干涉儀測量得到的數據。
[0023]表1
【權利要求】
1.一種基于電光晶體的激光線寬腔外調制器，其特征在于:包括偏振棱鏡(I)，在偏振棱鏡(I)的一側設置有I號準直光闌(2),在I號準直光闌(2)的另一側設置有電光晶體(3)，在電光晶體(3)的另一側設置有II號準直光闌(4)，在電光晶體(3)兩外側端各設置有橫向電極(5),橫向電極(5)與射頻電源(6)連接。
2.根據權利要求1所述的基于電光晶體的激光線寬腔外調制器，其特征在于:所述的電光晶體(3)的通光孔徑為2mm，半波電壓為10-31V。
3.根據權利要求1所述的基于電光晶體的激光線寬腔外調制器，其特征在于:所述的射頻電源(6)最高輸出電壓為30V，射頻頻率為70MHz。
【文檔編號】G02F1/03GK103558696SQ201310568433
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】柴俊杰, 錢金寧, 李新義, 陳日升 申請人:核工業理化工程研究院