超窄線寬、可調諧的高功率激光系統及激光的產生方法與流程
本發明涉及激光器技術領域，更具體地說，涉及一種超窄線寬、可調諧的高功率激光系統及激光的產生方法。
背景技術：
激光是現代社會生產、生活和科學研究的重要工具，激光的應用已經從工業生產覆蓋到了人們日常生活的各個方面。由于波長為532nm的激光具有穩定性良好、功率高和單頻輸出等特點，已經在臨床醫學、工業切割、精密測量、成像和光譜學等領域得到了廣泛的應用。隨著技術的發展和激光應用的深入，人們對激光的頻率線寬、是否可調諧以及可調諧范圍等都提出了更高的要求。
現有技術中，高功率單頻532nm激光的產生主要通過以下方式實現：首先用波長為808nm的高功率半導體激光泵浦固態激光晶體，產生寬波段的激光；然后通過外腔對寬波段的激光進行選頻和放大，使得波長為1064nm的激光在腔內共振；最后，對腔的共振模式進行倍頻，實現單頻高功率532nm激光的輸出。但是，由于808nm激光泵浦產生的1064nm激光是多縱模激光，因此在對其進行倍頻產生532nm激光時容易出現模式之間的串擾，造成光強抖動(也就是所謂的“綠光問題”)，需要復雜的技術手段才能盡可能緩解這一現象。同時由于泵浦激光頻率寬，因此輸出的532nm激光無法實現小于10khz的超窄線寬。此外，現有的532nm激光頻率可調諧范圍也很窄，無法用于需要頻率大范圍可調諧的場合，如光譜分析等。
因此，亟需一種能夠在避免“綠光問題”的基礎上，產生超窄線寬、高功率并且可調諧的532nm激光的系統。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明提供了一種超窄線寬、可調諧的高功率激光系統及激光的產生方法，以實現在解決輸出激光光強抖動這一問題的基礎上，產生超窄線寬、高功率并且可調諧激光的目的。
為實現上述目的，本發明基于激光放大與倍頻的方式提供如下技術方案：
一種超窄線寬、可調諧的高功率激光系統，包括激光泵浦單元、光纖放大器和倍頻單元；
所述激光泵浦單元包括泵浦源和頻率鎖定模塊，所述泵浦源用于出射種子激光，所述頻率鎖定模塊用于將所述種子激光的頻率鎖定在預設的中心頻率；同時通過鎖定，將輸出激光線寬進行壓窄；
光纖放大器，用于對所述泵浦源出射的激光進行放大，并將放大后的激光傳輸至所述倍頻單元；
所述倍頻單元用于對所述放大后的激光進行倍頻，以使輸出的激光的頻率為所述預設頻率的二倍。
優選的，所述頻率鎖定模塊包括第一極化分束器、電光調制器、第二極化分束器、超穩腔、光電探測器和頻率控制模塊；
所述第一極化分束器位于所述泵浦源和所述光纖放大器之間的光路上，用于將所述泵浦源出射的部分激光反射至所述的電光調制器，而讓剩余激光透射至所述的光纖放大器；
所述電光調制器在所述頻率控制模塊輸出的調制信號的控制下，對所述被第一個極化分束器反射的激光進行相位調制，并將調制后的激光透射至所述第二極化分束器；
所述第二極化分束器將所述調制后的激光反射至所述超穩腔，并將所述超穩腔出射的激光透射至所述光電探測器；
所述光電探測器將所述超穩腔出射的激光的光信號轉換為電信號，并將所述電信號輸出至所述頻率控制模塊；
所述頻率控制模塊根據所述光電探測器輸出的電信號和所述調制信號混頻生成反饋信號，并根據所述反饋信號調節所述泵浦源出射激光的頻率，以將其鎖定在預設的中心頻率。
優選的，所述頻率控制模塊包括信號源、鑒相器、濾波器和第一控制器；
所述信號源用于向所述電光調制器和所述鑒相器輸出所述調制信號；
所述鑒相器將所述光電探測器輸出的電信號和所述調制信號進行鑒相，根據鑒相結果生成反饋信號，并將所述反饋信號傳輸至所述濾波器；
所述濾波器對所述反饋信號進行濾波后，將濾波后的反饋信號傳輸至所述第一控制器；
所述第一控制器根據所述反饋信號調節所述泵浦源出射激光的頻率，以將其鎖定在預設的中心頻率。
優選的，所述頻率鎖定模塊還包括第一半波片、第二半波片和第一個1/4波片；
所述第一半波片位于所述泵浦源和所述第一極化分束器之間；
所述第二半波片位于所述第一極化分束器和所述電光調制器之間；
所述第一個1/4波片位于所述超穩腔和所述第二極化分束器之間。
優選的，所述超穩腔包括第一平面鏡和第一凹面鏡；
所述第一平面鏡背離所述超穩腔的一側具有壓電陶瓷元件，所述第一控制器通過所述壓電陶瓷元件設置所述超穩腔的腔長。
優選的，所述倍頻單元包括倍頻腔和倍頻控制模塊；
所述倍頻腔包括第二平面鏡、第三平面鏡、第二凹面鏡、第三凹面鏡和倍頻晶體，所述倍頻晶體位于所述第二凹面鏡和第三凹面鏡之間的聚焦點上，所述倍頻腔用于對所述激光進行倍頻；
所述倍頻控制模塊用于對所述倍頻腔的腔長進行調節，以將所述倍頻腔的共振頻率鎖定在種子激光頻率；
其中，所述第三平面鏡和所述第二凹面鏡背離所述倍頻腔的一側具有壓電陶瓷元件，所述倍頻控制模塊通過控制所述壓電陶瓷元件調節所述倍頻腔的腔長。
優選的，所述倍頻控制模塊包括第三極化分束器、第二光電探測器、第三光電探測器和倍頻控制模塊；
所述第三極化分束器用于將所述倍頻腔出射的激光部分透射至所述第二光電探測器、部分反射至所述第三光電探測器；
所述第二光電探測器和第三光電探測器用于將探測到的部分激光的光信號轉換為電信號，并分別將所述電信號傳輸至所述倍頻控制模塊；
所述倍頻控制模塊用于將所述第二光電探測器輸出的電信號和所述第三光電探測器輸出的電信號做差，根據做差的結果生成誤差反饋信號，并根據所述誤差反饋信號調節所述倍頻腔的腔長。
優選的，所述倍頻控制模塊包括減法器和第二控制器；
所述減法器用于將所述第二光電探測器輸出的電信號和所述第三光電探測器輸出的電信號做差，根據做差的結果生成誤差反饋信號，并將所述誤差反饋信號傳輸至所述第二控制器；
所述第二控制器用于根據所述誤差反饋信號調節所述倍頻腔的腔長。
優選的，所述倍頻控制模塊還包括反射鏡和第二個1/4波片，所述反射鏡用于將未進入倍頻腔的部分激光和腔內從第二凹面鏡透射的激光反射至所述第三極化分束器，所述第二個1/4波片位于所述反射鏡和所述第三極化分束器之間。
一種超窄線寬、可調諧的高功率激光的產生方法，包括：
采用泵浦源產生種子激光，并通過頻率鎖定模塊將所述種子激光的頻率鎖定在預設的中心頻率；
采用光纖放大器對所述泵浦源出射的激光進行放大；
采用倍頻單元對所述放大后的激光進行倍頻，以使輸出的激光的頻率為所述預設頻率的二倍。
與現有技術相比，本發明所提供的技術方案具有以下優點：
本發明所提供的超窄線寬、可調諧的高功率激光系統及激光的產生方法，采用泵浦源激光器直接產生預設波長如1064nm的激光，然后通過倍頻產生波長為預設波長一半的激光，如532nm的激光，而不是采用激光器對固態激光晶體進行泵浦產生多縱模1064nm的激光，因此，本發明在產生的波長為532nm的激光時沒有模式之間的串擾，也不會造成輸出光強抖動的問題，即沒有“綠光問題”。其次本方案中泵浦激光通過與穩定且可調諧的頻率參考鎖定，可以實現輸出激光的超窄線寬，同時頻率穩定；同時該激光系統可以在滿足上述技術特點的前提下，輸出高激光功率(典型大于20w)。
進一步的，所述激光系統可以通過調節所述頻率鎖定模塊的超穩腔的中心共振頻率來調節泵浦激光的中心頻率，從而實現對輸出激光的中心頻率的調節。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的可調諧的激光系統的結構示意圖；
圖2為本發明實施例提供的倍頻腔的結構示意圖；
圖3為本發明實施例提供的空間模式匹配原理圖；
圖4為本發明實施例提供的倍頻腔內功率與反射鏡反射率的變化曲線關系圖；
圖5為本發明實施例提供的可調諧的激光系統產生激光的方法的流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
本發明實施例提供了一種超窄線寬、可調諧的高功率激光系統，如圖1所示，該激光系統包括激光泵浦單元10、光纖放大器11和倍頻單元12。
其中，激光泵浦單元10包括泵浦源101和頻率鎖定模塊。其中，泵浦源101用于出射種子激光，如出射波長為1064nm的激光，頻率鎖定模塊用于將泵浦源101出射的激光的頻率鎖定在預設的中心頻率，所述預設的中心頻率可以精確調節，以實現激光頻率的可調諧。同時通過鎖定，將輸出激光的線寬進行壓窄。
需要說明的是，通常情況下，激光系統的功率超過2w就可稱之為高功率的激光系統，激光線寬小于10khz就可以稱之為超窄線寬激光。
可選的，泵浦源101為窄線寬可調諧的泵浦激光器，也就是說，該泵浦源101需滿足線寬窄和可調諧的要求。具體地，泵浦源101出射的激光的線寬應小于100khz，該泵浦源101的調節反饋帶寬應大于1khz。可選的，泵浦源101可以采用單頻可調諧的oem激光器，該激光器采用分布式反饋技術，使得輸出激光的線寬小于10khz，輸出功率大于10mw，反饋帶寬大于10khz。其中可以采用溫度調節和壓電陶瓷調節兩種方式快速改變該激光器的輸出激光的頻率。
光纖放大器11，用于對泵浦源101出射的激光進行放大，并將放大后的激光傳輸至倍頻單元12。其中，光纖放大器11是可對入射的光信號進行放大的器件。倍頻單元12用于對放大后的激光進行倍頻，以使輸出的激光的頻率為預設頻率的二倍。如當種子激光為1064nm時，倍頻單元12輸出的激光為532nm激光。
由于本實施例中的波長為1064nm的激光是由泵浦源激光器直接產生的，而不是采用強激光泵浦固態激光晶體產生的，因此，本實施例中最終產生波長為532nm的激光時沒有模式之間的串擾，也不會造成輸出光的強抖動，即沒有“綠光問題”。
具體地，如圖1所示，頻率鎖定模塊包括第一半波片102、第一極化分束器103、第二半波片104、電光調制器105、第二極化分束器106、第一個1/4波片107、超穩腔108、光電探測器109和頻率控制模塊110。
其中，第一半波片102位于泵浦源101和第一極化分束器103之間。第一極化分束器103位于泵浦源101和光纖放大器11之間的光路上，具體地，第一極化分束器103位于第一半波片102和光纖放大器11之間，用于將泵浦源101出射的一部分激光反射至電光調制器105，而剩余激光透射至光纖放大器11。可選的，第一極化分束器103為偏振分束器，其透射一部分激光、反射另一部分激光，并且，透射的激光的出射方向和反射的激光的出射方向呈90°夾角。
第二半波片104位于第一極化分束器103和電光調制器105之間，同樣，第二半波片104的作用是對第一極化分束器103反射的激光進行偏振調制。透過第二半波片104的激光入射到電光調制器105中，該電光調制器105在頻率控制模塊110輸入的調制信號的控制下，對入射的激光進行相位調制，并將調制后的激光透射至第二極化分束器106。
第二極化分束器106將電光調制器105調制后的激光反射至超穩腔108，并將超穩腔108出射的激光透射至光電探測器109。其中，第一個1/4波片107位于超穩腔108和第二極化分束器106之間，用于對第二極化分束器106反射的激光或超穩腔108出射的激光進行偏振調制。其中，超穩腔108包括第一平面鏡l1和第一凹面鏡m1。若激光的頻率與超穩腔108的共振頻率相同，則它通過第一凹面鏡m1進入超穩腔108，并在超穩腔108內往返振蕩，小部分通過m1泄露出來；若該激光的頻率與超穩腔108的共振頻率不同，則該激光會被第一凹面鏡m1反射。從腔內泄露的激光和m1反射的激光會互相干涉，并光電探測器109探測到。光電探測器109將接收到的激光的光信號轉換為電信號，并將電信號輸出至頻率控制模塊110。頻率控制模塊110根據光電探測器109輸出的電信號和輸入給電光調制器105的調制信號混頻生成反饋信號，并根據反饋信號調節泵浦源101出射的激光的頻率，以將泵浦源101的頻率鎖定在預設的中心頻率。
進一步地，頻率控制模塊110包括信號源110a、鑒相器110b、濾波器110c和第一控制器110d。其中，信號源110a用于向電光調制器105輸出調制信號，并且，信號源110a也會將該調制信號輸入鑒相器110b，以便鑒相器110b將光電探測器109輸出的電信號和該調制信號進行鑒相，根據鑒相結果生成反饋信號，并將反饋信號傳輸至濾波器110c；濾波器110c對反饋信號進行濾波后，將濾波后的反饋信號傳輸至第一控制器110d；第一控制器110d根據反饋信號調節泵浦源101出射的激光的頻率，以將泵浦源101的頻率鎖定在預設的中心頻率，將泵浦源101出射的激光的波長鎖定在1064nm。
本實施例中，通過鎖定，預設的中心頻率與超穩腔108的共振頻率相同。由于108是超穩腔，其共振頻率變化非常小，因此泵浦源101出射的激光的頻率將穩定在一個固定值。并且，本實施例中，第一平面鏡l1背離超穩腔108的一側具有壓電陶瓷元件p1，第一控制器110d通過向壓電陶瓷元件p1施加電壓來使壓電陶瓷元件p1產生微小的形變，進而可以調節超穩腔108的腔長與共振頻率。此時，對于按照調節前與腔共振的激光光束，腔的反射率會增加，探測器109接收到的光信號會有變化。根據109探測到的電信號和調制信號生成的反饋信號可以實現對泵浦源101頻率的調節，最終使其與腔共振。通過這一方式可以實現輸出的波長為532nm的激光的頻率的調諧。
泵浦源101輸出的大部分激光會透過第一極化分束器103入射到光纖放大器11中，光纖放大器11對激光進行放大后，將放大后的激光傳輸至倍頻單元12。本實施例中的光纖放大器11需要滿足輸出功率高、頻率色散小和放大倍數大等要求。在一個具體實施例中，光纖放大器11可以為單頻光纖激光放大器。該激光放大器在輸入的激光的功率為5mw時，輸出的激光的功率最大能達到50w。且該激光放大器輸出的激光是空間單模，為后續的倍頻部分的光學設計提供了很好的基礎。
本實施例中，如圖1所示，倍頻單元12包括倍頻腔120和倍頻控制模塊。該倍頻腔120包括第二平面鏡l2、第三平面鏡l3、第二凹面鏡m2、第三凹面鏡m3和倍頻晶體13，用于對激光進行倍頻。本實施例中，為了能夠提升基頻光的利用率和等效的倍頻效率，將共振行波腔作為倍頻腔120來實現基頻激光的功率增強。如圖3所示，第二平面鏡l2、第三平面鏡l3、第二凹面鏡m2和第三凹面鏡m3構成一個四鏡八字環形腔，倍頻晶體13位于第二凹面鏡m2和第三凹面鏡m3之間的聚焦點上。
倍頻控制模塊用于對倍頻腔120的腔長進行調節，以使倍頻腔120的共振頻率與入射激光的中心頻率相同。此外，由于機械、熱變化等的影響，腔長會不斷變化，無法一直滿足上述條件，因此，必須采用反饋的方式對倍頻腔120的腔長進行動態補償，以使得腔的本振頻率始終跟隨入射激光的中心頻率。本實施例中，第三平面鏡l3和第二凹面鏡m2背離倍頻腔120的一側具有壓電陶瓷元件p2和p3，該倍頻控制模塊通過向壓電陶瓷元件p2和p3施加電壓使壓電陶瓷元件p2和p3發生微小形變，來調節倍頻腔120的腔長。
進一步地，倍頻控制模塊包括第三極化分束器121a、第二光電探測器121b、第三光電探測器121c和倍頻控制模塊。其中，第三極化分束器121a用于將倍頻腔120出射的激光部分透射至第二光電探測器121b、部分反射至第三光電探測器121c；第二光電探測器121b和第三光電探測器121c用于將探測到的光信號轉換為電信號，并分別將電信號傳輸至倍頻控制模塊；該倍頻控制模塊用于將第二光電探測器121b輸出的電信號和第三光電探測器121c輸出的電信號做差，根據做差的結果生成誤差信號，并根據誤差信號調節倍頻腔120的腔長。
可選的，倍頻控制模塊包括減法器121d和第二控制器121e。該減法器121d用于將第二光電探測器121b輸出的電信號和第三光電探測器121c輸出的電信號做差，根據做差的結果生成誤差信號，并將誤差信號傳輸至第二控制器121e。第二控制器121e用于根據誤差信號調節倍頻腔120的腔長。可選的，本實施例中的第一控制器110d和第二控制器121e都為比例-積分-微分控制器。
本實施例中，產生誤差信號的原理是利用倍頻晶體13中o光和e光的延時不一樣，當倍頻需要的激光e光與倍頻腔120共振時，o光不會跟倍頻腔120共振，o光成分基本被腔全反射，而e光的反射率隨著腔是否共振而改變，且當e光跟腔共振或者部分共振的時候，從第二凹面鏡m2出射的e光會帶來倍頻腔120內光場的相位信息。通過對第二凹面鏡m2出射光的偏振分析，即通過對第二光電探測器121b和第三光電探測器121c探測的偏振光的分析，我們可以得到入射激光頻率是否與倍頻腔120的本振頻率有偏差，以及偏差的大小和方向，然后根據偏差生成的誤差信號對倍頻腔120的腔長進行調節，以鎖定出射的532nm激光的頻率和波長。
可選的，倍頻控制模塊還包括反射鏡121f、第二個1/4波片121g、第三個1/4波片121h和透鏡121i，該反射鏡121f用于將未進入倍頻腔120的部分激光和腔內從第二凹面鏡m2透射的激光反射至第三極化分束器121a，第二個1/4波片121g位于反射鏡121f和第三極化分束器121a之間，進行相位的調制。第三個1/4波片121h位于光纖放大器11和第二凹面鏡m2之間，透鏡121i位于第三個1/4波片121h和第二凹面鏡m2之間。
本實施例中，如圖2所示，在設計倍頻腔120時，假設第二平面鏡l2和第三平面鏡l3的反射率和透射率分別為r1、t1，r2、t2，第二凹面鏡m2和第三凹面鏡m3的曲率半徑分別為r1和r2，反射率和透射率分別為r3、t3，r4、t4，倍頻晶體為三硼酸鋰晶體晶體，并且，激光從第二凹面鏡m2反射進入腔體，則光場繞腔一周，腔內所有的光學元件對光的等效變換為：
其中，欲使倍頻腔120能夠穩定，則需要滿足：(1/2)*|a+d|≤1。
在滿足倍頻腔120穩定且共振的前提下，腔內的共振模式由倍頻腔120的腔長和凹面鏡的曲率來決定，通常有多個模式可以滿足共振的要求，具體與各個參量的選取有關。在倍頻腔120的實際設計中，通常為了考慮最佳的倍頻效率，先是確定腔內倍頻晶體處的束腰大小ω0，且設定束腰位置為倍頻晶體13正中心所在位置；然后根據空間的幾何構型，選擇合適的長度d1和d2；選擇合適曲率的凹面鏡匹配腔長，最終實現腔的共振。最終總的腔長l為：l＝d1+d2+l+d3。
其中，l為倍頻晶體13的長度，d1為倍頻晶體13到第三凹面鏡m3的距離，d2為倍頻晶體13到第二凹面鏡m2的距離。d3＝d31+d32+d33，d31是指第二平面鏡l2和第三凹面鏡m3之間的距離，d32是指第二凹面鏡m2和第三平面鏡l3之間的距離，d33是指第二平面鏡l2和第三平面鏡l3之間的距離。在一個具體實施例中，當腔內束腰大小ω0為27.5um時，倍頻晶體13的長度l＝20mm，d1＝82.7mm，d2＝61.7mm，d3＝481.6mm，r1＝132mm，r2＝100mm。
此外，在設計倍頻腔120時，需要考慮模式的匹配。其中，模式匹配包括兩個方面：一是空間模式匹配，即入射激光的光束參量與腔內共振光的光束參量之間的匹配，二是入射腔鏡反射率與腔內功率密度的匹配。
關于空間模式匹配，欲使入射激光的基頻光能夠盡可能地進入腔體中，需要入射激光經過入射腔鏡即第二凹面鏡m2變換后的模式與腔內的共振模式一致。空間模式匹配的原理如圖3所示，假設倍頻晶體13的中心處z＝0，同時也是光束的束腰位置，束腰大小為ω0，此時，高斯光束的q參量為q0＝iz0，由q0描述的高斯光束沿著-z方向傳播，經過半個倍頻晶體13的長度之后，在面f1的右側，q參量為
由于第二凹面鏡m2具有一定的厚度dm，因此，光相當于走過了距離dm，所以，在面f3的右側，q參量為：q5＝q5+dm＝z4+dm+iz40，經過第二凹面鏡m2的入射界面f3之后，在面f3的左側，光束的q參量為：
此外，入射腔鏡即第二凹面鏡m2的反射率需要與腔內功率密度進行匹配。由于腔的存在是為了提升基頻光的功率密度，因此，要選擇合適的入射腔鏡反射率，使得整個腔體中能量密度最大。
通過對腔內場強的分析，我們可以得到腔內場強等效的功率為：
其中，pcav為腔內場強等效功率，pin為輸入腔的功率。η為單次通過時倍頻晶體13的倍頻效率。由此可知，當tr2r3r4越大時，
在本發明一個實施例中，第二凹面鏡m2反射率取值為r2＝r3＝r4＝0.999，而t＝0.98，η＝0.01％，入射功率為pin＝40w，且考慮第二凹面鏡m2無損耗，即有t1＝1-r1，基于此，我們可以得到腔內功率pcav隨著入射腔鏡反射率r1的變化關系曲線，如圖4所示，腔內功率最大的時候對應的入射腔鏡的反射率大約為0.955。
通過上述對腔體的分析可知，各個偏振分量(o光和e光)從第二凹面鏡m2上反射的場強為：
hc(θ)＝r(-θ)mqwpr(θ)，兩個探測器121b和121c分別探測到的光場強度為：
epda(δlcav)＝hc0,0(θ)er0(δlcav)-hc0,1(δlcav)；
epdb(δlcav)＝hc1,0(θ)er0(δlcav)-hc1,1(δlcav)，
對應的光功率為：
ppda(δlcav)＝[q0hc0,0(θ)er0(δlcav)-qehc0,1(δlcav)]2pin；
ppdb(δlcav)＝[q0hc1,0(θ)er0(δlcav)-qehc1,1(δlcav)]2pin，
最終得到的誤差信號為：δuhc(δlcav)＝g[ppda(δlcav)-ppdb(δlcav)]。
根據該誤差信號對倍頻腔120的腔長進行調節，可以鎖定產生的532nm激光的頻率和波長。
本發明所提供的超窄線寬、可調諧的高功率激光系統，采用泵浦源激光器直接產生波長為1064nm的激光，而不是采用激光器對固態激光晶體進行泵浦的方式產生的，因此，本發明的技術方案產生波長為532nm的激光時沒有模式之間的串擾，也不會造成輸出光的強抖動的問題，即沒有“綠光問題”。并且，本發明的提供的激光系統產生的波長為532nm的激光的線寬較窄、功率較高。
本發明實施例還提供了一種超窄線寬、可調諧的高功率激光的產生方法，如圖5所示，該方法包括：
s101：采用泵浦源產生種子激光，并通過頻率鎖定模塊將所述種子激光的頻率鎖定在預設的中心頻率；
s102：采用光纖放大器對所述泵浦源出射的激光進行放大；
s103：采用倍頻單元對所述放大后的激光進行倍頻，以使輸出的激光的頻率為所述預設頻率的二倍。
具體地，參考圖1，泵浦源101出射波長為1064nm激光后，激光透過第一半波片102入射到第一極化分束器103上，第一極化分束器103將泵浦源101出射的一部分激光透射至光纖放大器11，將另一部分激光反射至第二半波片104，并透過第二半波片104入射到電光調制器105。該電光調制器105在頻率控制模塊110輸入的調制信號的控制下，對入射的激光進行相位調制，并將調制后的激光透射至第二極化分束器106。第二極化分束器106將電光調制器105調制后的激光反射至第一個1/4波片107，透過第一個1/4波片107后激光入射到超穩腔108，第二極化分束器106還用于將超穩腔108出射的激光透射至光電探測器109。光電探測器109將超穩腔108逸出的激光的光信號轉換為電信號，并將電信號輸出至頻率控制模塊110。頻率控制模塊110根據光電探測器109輸出的電信號和輸入給電光調制器105的調制信號混頻生成反饋信號，并根據反饋信號調節泵浦源101出射的激光的頻率，以將泵浦源101的頻率鎖定在預設的中心頻率。
同時，泵浦源101輸出的一部分激光會透過第一極化分束器103入射到光纖放大器11中，光纖放大器11對激光進行放大后，將放大后的激光傳輸至倍頻單元12中的倍頻腔120，以使倍頻腔120對放大后的激光進行倍頻，得到波長為532nm的激光。其中，倍頻腔120中的部分激光會從第二凹面鏡m2出射，經過反射鏡121反射和第二個1/4波片121g后，進入第三極化分束器121a，該第三極化分束器121a將倍頻腔120出射的激光部分透射至第二光電探測器121b、部分反射至第三光電探測器121c；第二光電探測器121b和第三光電探測器121c將探測到的部分激光的光信號轉換為電信號，并分別將電信號傳輸至倍頻控制模塊；該倍頻控制模塊用于將第二光電探測器121b輸出的電信號和第三光電探測器121c輸出的電信號做差，根據做差的結果生成誤差信號，并根據誤差信號調節倍頻腔120的腔長。
本發明所提供的超窄線寬、可調諧的高功率激光系統及激光的產生方法，采用泵浦源激光器直接產生波長為1064nm的激光，而不是采用激光器對固態激光晶體進行泵浦的方式產生的，倍頻過程中沒有模式串擾，因此，本發明的技術方案產生的波長為532nm的激光沒有模式之間的串擾，也不會造成輸出光的強抖動的問題，即沒有“綠光問題”。其次本方案中泵浦激光通過與穩定且可調諧的頻率參考鎖定，在實現超窄線寬激光輸出的同時，輸出激光的頻率穩定且可調諧；同時該激光系統可在滿足上述技術特點的前提下，輸出高激光功率。
本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
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