基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器的制造方法
【專利摘要】基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器，涉及一種激光器。為了解決目前的現有激光器輸出的單縱模激光的穩定性差且功率低的問題。它包括激光器輸入鏡、第一四分之一波片、Tm，Ho:YAG晶體、第二四分之一波片、起偏元件、波長調諧元件、激光器輸出鏡、第一激光器耦合透鏡和第二激光器耦合透鏡；LD泵浦光入射至第一激光器耦合透鏡，第一激光器耦合透鏡透射的光為光軸，依次經過第二激光器耦合透鏡、第一四分之一波片、Tm，Ho:YAG晶體、第二四分之一波片、起偏元件、波長調諧元件和激光器輸出鏡；利用兩片四分之一波片，在Tm，Ho:YAG晶體內形成均勻的能量分布，采用扭轉模技術消除本發明激光器空間燒孔效應，激光器輸出鏡輸出2.09微米單縱模激光。它用于2μm單縱模激光的光源。
【專利說明】基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種激光器，特別涉及一種基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器。
【背景技術】
[0002]由于具有相干性好、線寬窄、頻率穩定等特點，單縱模激光器廣泛的應用于光學頻標、精細光譜測量、相干通信、激光雷達等領域。而2μπι波段激光處于人眼安全波段和大氣的弱吸收帶，因此2 μ m波段單縱模激光器在軍事、醫療、科學研究等諸多領域顯示出越來越廣泛的應用前景。目前，獲得2 μ m單縱模激光輸出的主要技術方案包括:短腔法、F-P標準具法、單向環形腔法、耦合腔法、扭轉模法。其中，短腔法結構簡單、結構穩定性好、最容易獲得單縱模輸出，但激光工作介質的長度較短，激光器的增益有限，極大的限制了激光器的單縱模輸出功率，同時，其光束指向性較差，無法實現較大范圍的波長調諧；可獲得調諧波長輸出是耦合腔法的特點，但是由于其工作原理的限制，單縱模輸出功率偏低、機械容限極小，穩定性差；非平面環形腔雖然可獲得穩定的高功率單縱模激光輸出，但是其結構設計復雜，并且由于此種結構要求工作物質必須具有磁光效應特性，所以限制了非平面環形腔的應用范圍；F-P標準具法結構相對簡單，并且具有一定的調諧范圍，但其輸出單縱模激光的穩定性受F-P標準具影響極大，調試相對困難，從而導致其穩定性較差，另外，F-P標準具單縱模激光器激光增益介質較短，這也在一定程度上限制了其單縱模激光輸出功率。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了解決目前的現有激光器輸出的單縱模激光的穩定性差且功率低的問題，本發明提供一種基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器。
[0004]本發明的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器，它包括激光器輸入鏡、第一四分之一波片、Tm，HckYAG晶體、第二四分之一波片、起偏元件、波長調諧元件、激光器輸出鏡、第一激光器稱合透鏡和第二激光器稱合透鏡；
[0005]LD泵浦光入射至第一激光器耦合透鏡，經第一激光器耦合透鏡透射的光入射至第二激光器稱合透鏡，經第二激光器稱合透鏡透射的光入射至激光器輸入鏡，經激光器輸入鏡透射的光入射至第一四分之一波片，經第一四分之一波片透射的左旋圓偏振光或右旋圓偏振光入射至Tm，HoiYAG晶體，經Tm，HoiYAG晶體透射的光入射至第二四分之一波片，將第二四分之一波片透射的線偏振光輸入至起偏元件，經起偏元件透射的光入射至波長調諧元件，經波長調諧元件透射的光入射至激光器輸出鏡，
[0006]經激光器輸出鏡反射的光依次經過波長調諧元件和起偏元件入射至第二四分之一波片，經第二四分之一波片透射的右旋圓偏振光或左旋圓偏振光入射至Tm，HckYAG晶體，經Tm，HckYAG晶體透射的光入射至第一四分之一波片，經第一四分之一波片透射的線偏振光入射至輸入鏡，經輸入鏡反射的光在輸入鏡與激光器輸出鏡之間按上述光路進行循環傳遞，激光器輸出鏡輸出的光為2.09微米單縱模激光。[0007]本發明的有益效果在于，本發明的激光器可做到全固態和小型化，本發明選用Tm, HckYAG晶體作為激光工作介質，利用兩片四分之一波片，采用扭轉模技術消除本發明激光器空間燒孔效應，從而實現高功率、可調諧的連續單縱模2.09微米單縱模激光，穩定性好。采用本發明的結構，在LD泵浦功率6W時，可獲得最大功率106mW的2093nm單縱模激光輸出，通過調整波長調諧元件6的角度，可以實現Tm，HoiYAG單縱模激光器從2089nm至2097nm的調諧。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為【具體實施方式】一所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0009]【具體實施方式】一:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器,它包括激光器輸入鏡1、第一四分之一波片2、Tm, Ho: YAG晶體3、第二四分之一波片4、起偏兀件5、波長調諧兀件6、激光器輸出鏡7、第一激光器I禹合透鏡8和第二激光器耦合透鏡9 ；
[0010]LD泵浦光入射至第一激光器耦合透鏡8，經第一激光器耦合透鏡8透射的光入射至第二激光器耦合透鏡9，經第二激光器耦合透鏡9透射的光入射至激光器輸入鏡1，經激光器輸入鏡I透射的光入射至第一四分之一波片2，經第一四分之一波片2透射的左旋圓偏振光或右旋圓偏振光入射至Tm，Ho: YAG晶體3，經Tm，Ho: YAG晶體3透射的光入射至第二四分之一波片4，將第二四分之一波片4透射的線偏振光輸入至起偏元件5，經起偏元件5透射的光入射至波長調諧元件6，經波長調諧元件6透射的光入射至激光器輸出鏡7，
[0011]經激光器輸出鏡7反射的光依次經過波長調諧元件6和起偏元件5入射至第二四分之一波片4，經第二四分之一波片4透射的右旋圓偏振光或左旋圓偏振光入射至Tm, HoiYAG晶體3，經Tm，HoiYAG晶體3透射的光入射至第一四分之一波片2，經第一四分之一波片2透射的線偏振光入射至輸入鏡1，經輸入鏡I反射的光在輸入鏡I與激光器輸出鏡7之間按上述光路進行循環傳遞，激光器輸出鏡7輸出的光為2.09微米單縱模激光。
[0012]本實施方式的結構和工作原理:LD發出的泵浦光經第一激光器耦合透鏡8、第二激光器耦合透鏡9和輸入鏡I后入射到Tm，Ho: YAG晶體3，起偏元件5保證本實施方式的激光器諧振腔內振蕩光為線偏振，所述諧振腔內的線偏振光經過第一四分之一波片2后變為左旋(或右旋)的圓偏振光，經過Tm，HoiYAG晶體3和第二四分之一波片4后變為線偏振光，該線偏振光經過輸出鏡7部分反射后再一次經過第二四分之一波片4變為右旋(或左旋)圓偏振光，之后經過第一四分之一波片2變為線偏振光。
[0013]當左旋圓偏振光和右旋圓偏振光在Tm，HoiYAG晶體3上相遇時，他們之間存在著η /4的相位差，使Tm，HoiYAG晶體3中形成均勻的能量分布，從而消除了所述的激光器空間燒孔效應的影響，最終實現單縱模激光輸出。通過改變波長調諧元件6的角度達到改變激光器諧振腔損耗的目的，從而實現激光器的調諧。2 μ m連續單縱模激光從輸出耦合鏡7處輸出。
[0014]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器的進一步限定，
[0015]激光器輸入鏡I鍍有LD泵浦光高透且振蕩光高反的介質膜，
[0016]第一四分之一波片2、Tm，Ho:YAG晶體和第二四分之一波片4的兩端均鍍有泵浦光及振蕩光高透的介質膜，
[0017]激光器輸出鏡7鍍有LD泵浦光高透且振蕩光部分透射的介質膜，
[0018]第一激光器耦合透鏡8和第二激光器耦合透鏡9均鍍有泵浦光高透的介質膜。
[0019]【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器的進一步限定，所述入射至第一激光器耦合透鏡8的LD泵浦光的波長為785nm。
[0020]【具體實施方式】四:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器的進一步限定，激光器輸出鏡7的透過率為2%。
[0021]【具體實施方式】五:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器的進一步限定，激光器輸出鏡7為曲率半徑200mm的平凹鏡。
[0022]【具體實施方式】六:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器的進一步限定，Tm，HckYAG晶體內形成諧振腔的長度為130mmη
[0023]【具體實施方式】七:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器的進一步限定,起偏元件5的厚度為0.1_。
[0024]【具體實施方式】八:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器的進一步限定，波長調諧元件6的厚度為0.5_。
【權利要求】
1.基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器，其特征在于，它包括激光器輸入鏡⑴、第一四分之一波片(2)、Tm，HckYAG晶體(3)、第二四分之一波片(4)、起偏元件(5)、波長調諧兀件(6)、激光器輸出鏡(7)、第一激光器f禹合透鏡(8)和第二激光器I禹合透鏡(9)； LD泵浦光入射至第一激光器耦合透鏡(8)，經第一激光器耦合透鏡(8)透射的光入射至第二激光器耦合透鏡(9)，經第二激光器耦合透鏡(9)透射的光入射至激光器輸入鏡(I)，經激光器輸入鏡(I)透射的光入射至第一四分之一波片(2)，經第一四分之一波片(2)透射的左旋圓偏振光或右旋圓偏振光入射至Tm，Ho: YAG晶體(3)，經Tm，Ho: YAG晶體(3)透射的光入射至第二四分之一波片(4)，將第二四分之一波片(4)透射的線偏振光輸入至起偏元件(5)，經起偏元件(5)透射的光入射至波長調諧元件(6)，經波長調諧元件(6)透射的光入射至激光器輸出鏡(7), 經激光器輸出鏡(7)反射的光依次經過波長調諧元件(6)和起偏元件(5)入射至第二四分之一波片(4)，經第二四分之一波片(4)透射的右旋圓偏振光或左旋圓偏振光入射至Tm，HoiYAG晶體(3)，經Tm，HoiYAG晶體(3)透射的光入射至第一四分之一波片(2)，經第一四分之一波片(2)透射的線偏振光入射至輸入鏡1，經輸入鏡I反射的光在輸入鏡I與激光器輸出鏡(7)之間按上述光路進行循環傳遞，激光器輸出鏡(7)輸出的光為2.09微米單縱模激光。
2.根據權利要求1所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器，其特征在于， 激光器輸入鏡(I)鍍有LD泵浦光高透且振蕩光高反的介質膜， 第一四分之一波片(2)、Tm，HckYAG晶體和第二四分之一波片(4)的兩端均鍍有泵浦光及振蕩光高透的介質膜， 激光器輸出鏡(7)鍍有LD泵浦光高透且振蕩光部分透射的介質膜， 第一激光器I禹合透鏡(8)和第二激光器I禹合透鏡(9)均鍍有泵浦光高透的介質膜。
3.根據權利要求1所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器，其特征在于，所述入射至第一激光器耦合透鏡(8)的LD泵浦光的波長為785nm。
4.根據權利要求1所述的基于扭轉模技術的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器，其特征在于，激光器輸出鏡(7)的透過率為2%。
5.根據權利要求1所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器，其特征在于，激光器輸出鏡(7)為曲率半徑200mm的平凹鏡。
6.根據權利要求1所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器，其特征在于，基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器形成諧振腔的長度為130_。
7.根據權利要求1所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器，其特征在于，起偏元件(5)的厚度為0.1mm。
8.根據權利要求1所述的基于扭轉模技術的2.09微米單縱模可調諧激光器，其特征在于，波長調諧兀件(6)的厚度為0.5_。
【文檔編號】H01S3/08GK104037613SQ201410290743
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】姚寶權, 戴通宇, 鞠有倫, 劉偉, 王月珠 申請人:哈爾濱工業大學