專利名稱：具有從動腔腔長控制的單縱模調q激光器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及單頻激光器，是一種具有從動腔腔長控制的單縱模調Q激光器， 通過對種子注入激光器從動腔腔長的動態調節實現脈沖間能量穩定的單縱模調Q激 光輸出。
背景技術：
單縱模調Q激光器在激光雷達、非線性光學等領域有廣泛的應用前景。目前通 常采用種子注入的方法實現高平均功率單縱模調Q激光器。種子注入方案將頻率性 能優良的低功率連續種子光注入從動腔內，當種子光頻率與從動腔縱模頻率匹配時 即可輸出單縱模調Q激光。要成功實現種子注入得到單縱模調Q激光輸出，關鍵在于采用合適的從動腔腔長控制方法，使種子激光器頻率與從動腔縱模頻率匹配。目 前已有的技術包括建立時間最小化方案和諧振探測方案。建立時間最小化方案在每次出光之后對腔長進行反饋調節，使調Q脈沖的建立 時間最短，這種方案對器件要求較低，能保證輸出脈沖的能量穩定度，但是抗干擾 能力差，只適用于實驗室使用。諧振探測方案在每個泵浦脈沖期間對腔長進行掃描， 當掃描到合適位置時打開調Q開關，該方案能實現近100%的單縱模輸出，有很強 的抗干擾能力，但由于掃描到合適位置的時間具有不確定性，每次調Q開關打開時 對應的泵浦脈沖寬度不同，使得脈沖間能量抖動較大。發明內容本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種具有從動腔腔長控 制的單縱模調Q激光器，以保障輸出單縱模脈沖的幾率和系統的抗干擾能力，提高 脈沖間的能量穩定度。本實用新型技術解決方案是一種具有從動腔腔長控制的單縱模調Q激光器，包括一種子激光器，其特征在于該激光器的構成是沿所述的種子激光器發出的光路上，依次有隔離器、1/2波片、第一l/4波片、壓電陶瓷、后腔鏡、第二l/4波片、調Q晶體、起偏器、第三 1/4波片、激光介質和輸出鏡，對應于所述的壓電陶瓷、調Q晶體和激光介質分別 設有壓電陶瓷驅動電路、調Q電路和泵浦電源，在所述的起偏器的反射輸出光路上
有光電探測器，所述的壓電陶瓷驅動電路、調Q電路、泵浦電源和光電探測器都與-時序控制器相連。所述的后腔鏡的透射率為2% 5%,且后腔鏡粘附于快響應的壓電陶瓷上面。 當電光調Q晶體不施加電壓時，Q開關處于關斷狀態，第二 1/4波片和起偏器 構成一個偏振干涉濾波器。在所述的激光介質兩端各采用了一個1/4波片。 所述的激光介質采用高效冷卻系統將溫度起伏控制在0. L"C以內。 所述的激光介質與種子激光器的晶體的設置溫度相同。 本實用新型與現有技術相比具有的優點在于1) 利用了諧振探測原理，在每個泵浦脈沖期間都對腔長進行掃描，掃描到合適位置時打開調Q開關，使每一次出光時從動腔縱模頻率都與種子光頻率匹配，保證了種子注入的成功率，提高了系統的抗干擾能力。2) 在諧振探測的基礎上，由時序控制系統對掃描電壓的起始時刻進行反饋控 帝U，使每次調Q開關打開的時刻都對應于泵浦脈沖后沿的同一時刻，提高 了脈沖間的能量穩定度。
圖1為本實用新型具有從動腔腔長控制的單縱模調Q激光器的結構框圖。 圖2為該方案中泵浦脈沖、掃描電壓以及各觸發信號之間的時序關系。 圖3為利用本實用新型進行腔長控制的流程圖。圖中l一種子激光器 2—隔離器3 — l/2波片 401—第一:i/4波片 402 一第二l/4波片403 —第三1/4波片404—第四1/4波片5 —全反鏡6—壓電 陶瓷7 —后腔鏡8 —調Q晶體 9一起偏器 IO —激光介質ll一輸出鏡 12 —壓電陶瓷驅動電路 13 —調Q電路 14一光電探測器 15 —泵浦電源 16 —時序控制器。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本實用新型作進一歩說明，但不應以此限制本實用新 型的保護范圍。先請參閱圖1，圖1為本實用新型具有從動腔腔長控制的單縱模調Q激光器實 施例的結構框圖。由圖可見，本實用新型具有從動腔腔長控制的單縱模調Q激光器， 包括一種子激光器1，該激光器的構成是沿所述的種子激光器1發出的光路上， 依次有隔離器2、 1/2波片3、第一1/4波片401、全反射鏡5、壓電陶瓷6、后腔鏡 7、第二 1/4波片402、調Q晶體8、起偏器9、第三1/4波片403、第三1/4波片 403、激光介質IO、第四1/4波片404和輸出鏡11，所述的后腔鏡7粘附于所述的 壓電陶瓷6上，對應于所述的壓電陶瓷6、調Q晶體8和激光介質10分別設有壓電 陶瓷驅動電路12、調Q電路13和泵浦電源15，在所述的起偏器9的反射輸出光路 上有光電探測器14,所述的壓電陶瓷驅動電路12、調Q電路13、泵浦電源15和光 電探測器14都與一時序控制器16相連。 所述的后腔鏡7的透射率為2%~5%。當電光調Q晶體8不施加電壓時，Q開關處于關斷狀態，第二l/4波片402和 起偏器9構成一個偏振干涉濾波器。激光介質10采用高效冷卻系統將溫度起伏控制在0.21:以內，保證熱擾動引起 的腔長變化很小；激光介質10的設置溫度與種子激光器1晶體的設置溫度相同，使 增益峰匹配，保證注入成功率并提高輸出能量；激光介質10兩端各放置一片l/4波 片403、 404消除激光介質內的空間燒孔效應。
以下結合附圖2和附圖3對該方案的整個腔長控制過程進行描述。 種子激光器1發出的種子光為低功率的單縱模連續激光，線寬為kHz量級，經 過1/2波片3和1/4波片401之后被調整至合適的偏振態。種子光被全反鏡5反射 后，通過透射率為2%~5%的后腔鏡7耦合進從動腔。種子光在從動腔內被分成兩 部分從起偏器9反射出從動腔并發生干涉，該千涉光強信號由光電探測器14接 收送給時序控制器16。兩部分種子光的相位差與從動腔的腔長相關，當種子光頻率 與從動腔縱模頻率匹配時，反射光強有干涉極大值，在控制過程中以干涉極大值的 出現作為腔長掃描到合適位置的判據。在每一周期的起始時刻由時序控制系統16 給出觸發信號trgl至泵浦電源15，泵浦電源15在檢測到該觸發信號后用脈寬為t0 的泵浦脈沖對激光介質10進行泵浦，在每個泵浦脈沖開始后的tl時刻，壓電陶瓷 驅動電路12輸出線性掃描電壓給壓電陶瓷6對從動腔腔長進行掃描，掃描到合適 位置時，時序控制系統16向調Q電路13給出觸發信號tgrQ，該調Q電路13對調 Q晶體8加壓打開Q開關，激光器隨即輸出單縱模調Q脈沖，時序控制系統16在每 個脈沖結束之后計算tgrQ與tgrl之間的延時量t2，并對t2和t0進行比較，并據此 對寄存器中的tl值進行修正U=tl+(tO-t2)。下一周期中即以修正后的tl值作為控 制參數，通過該反饋可以使每一周期中的t2值與t0值基本相等，即每一次調Q開 關打開的時間都位于泵浦脈沖后沿的同一時刻，保證了輸出脈沖的能量穩定度。
權利要求1、一種具有從動腔腔長控制的單縱模調Q激光器，包括一種子激光器(1)，其特征在于該激光器的構成是沿所述的種子激光器(1)發出的光路上，依次有隔離器(2)、1/2波片(3)、第一1/4波片(401)、壓電陶瓷(6)、后腔鏡(7)、第二1/4波片(402)、調Q晶體(8)、起偏器(9)、第三1/4波片(403)、激光介質(10)和輸出鏡(11)，所述的后腔鏡(7)粘附于所述的壓電陶瓷(6)上，對應于所述的壓電陶瓷(6)、調Q晶體(8)和激光介質(10)分別設有壓電陶瓷驅動電路(12)、調Q電路(13)和泵浦電源(15)，在所述的起偏器(9)的反射輸出光路上有光電探測器(14)，所述的壓電陶瓷驅動電路(12)、調Q電路(13)、泵浦電源(15)和光電探測器(14)都與一時序控制器(16)相連。
2、 根據權利要求1所述的種子注入的單縱模調Q激光器，其特征在于所述的后 腔鏡(7)的透射率為2%~5%。
3、 根據權利要求1所述的種子注入的單縱模調Q激光器，其特征在于當電光調 Q晶體(8)不施加電壓時，Q開關處于關斷狀態，第二1/4波片(402)和起偏器(9) 構成一個偏振干涉濾波器。
4、 根據權利要求1所述的種子注入的單縱模調Q激光器，其特征在于在所述的 激光介質(10)兩端各采用了一個l/4波片。
5、 根據權利要求1所述的種子注入的單縱模調Q激光器，其特征在于所述的激光介質(10)采用高效冷卻系統將溫度起伏控制在o.2t:以內。
6、 根據權利要求1至5任一項所述的種子注入的單縱模調Q激光器，其特征在 于所述的激光介質(10)與種子激光器(1)晶體的設置溫度相同。
專利摘要一種具有從動腔腔長控制的單縱模調Q激光器，包括一種子激光器，其特點在于該激光器的構成是沿所述的種子激光器發出的光路上，依次有隔離器、1/2波片、第一1/4波片、壓電陶瓷、后腔鏡、第二1/4波片、調Q晶體、起偏器、第三1/4波片、激光介質和輸出鏡，對應于所述的壓電陶瓷、調Q晶體和激光介質分別設有壓電陶瓷驅動電路、調Q電路和泵浦電源，在所述的起偏器的反射輸出光路上有光電探測器，所述的壓電陶瓷驅動電路、調Q電路、泵浦電源和光電探測器都與一時序控制器相連。本實用新型能輸出單縱模脈沖的幾率接近100％，大大提高了脈沖間的能量穩定度。
文檔編號H01S3/00GK201044323SQ20072006940
公開日2008年4月2日 申請日期2007年4月27日 優先權日2007年4月27日
發明者劉繼橋, 卜令兵, 軍 周, 臧華國, 陳衛標 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所