一種基于晶體拉曼技術的準連續589nm激光器及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于晶體拉曼技術的準連續589nm激光器及其應用，屬于激光器的技術領域。
【背景技術】
[0002]激光導引星可以用作自適應光學(AO)的參考信標，大幅增加天文望遠鏡上AO的天空覆蓋率。在地面上發射一束589nm(對應鈉仏線)激光，照射高度80km?10km處大氣層的鈉原子，引起鈉原子共振產生后向散射熒光，就可以獲得鈉導星。通過這種方式，在那些看不見自然星的天空位置，就可以用人造的“星星”替代自然星體。AO用這些激光導引星作為參考光源去探測大氣湍流效應，為變形鏡提供反饋信號，補償由于湍流引起的成像模糊效應。鈉激光導引星與1km?20km處的瑞利激光導引星相比，聚焦非等暈(圓錐效應)更小，并且它們可以探測大氣全部范圍內的湍流效應。因此波長為589nm的鈉導星激光，在天文、國防等領域都有著重要應用，目前包括美國、德國、日本、澳大利亞以及我國等多個國家都在花大力氣進行這方面的研宄。目前較成熟的研宄方案包括燃料激光器、固體激光和頻、光纖拉曼放大倍頻。由于各種方案實現過程中都有極大的難度，因此除了這三種方案外，各國研宄者們還在進行其它方案的探索，包括光纖激光器和頻、光參量放大和頻、光泵浦量子阱半導體激光器倍頻等。
[0003]除了上述幾種方案外，還有一種可行的方案就是晶體拉曼技術。目前為止，基于晶體拉曼技術的589nm鈉導星激光器按照工作方式的不同可以分為三類:鎖模激光器、連續激光器和調Q激光器。2014年，中國科學院理化技術研宄所利用和頻的方式獲得了 33W準連續589nm鈉導星激光的輸出，并且在試驗中成功觀測到鈉導星，讓人們意識到這種新的工作模式:準連續工作模式，更適合做一個鈉導星激光源。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明提供一種基于晶體拉曼技術的準連續589nm激光器。本發明利用準連續泵浦的泵浦源和拉曼晶體獲得準連續的1178nm拉曼光，然后通過倍頻的方式獲得了一種準連續工作狀態的589nm激光器。本發明激光器可做為鈉導星激光源廣泛應用于天文、國防等領域。
[0005]本發明還提供一種上述激光器的應用方法。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]一種基于晶體拉曼技術的準連續589nm激光器，包括沿光路依次設置的后腔鏡、激光泵浦源、增益介質、調Q元件、拉曼晶體、倍頻晶體和輸出鏡；所述的拉曼晶體根據不同增益介質輸出波長的不同選擇，使其產生的拉曼光為1178nm。所述拉曼晶體可以為BaW04、SrffO4, CaffO4, KTA、NaNO3或金剛石等，其長度為0.5mm-500mm ;所述的倍頻晶體為KTP、LBO等，其長度為0.5mm-100mm,且切割時應滿足相位匹配條件。
[0008]所述增益介質的兩個通光面上都鍍有對泵浦光、基頻光和拉曼光透過率大于99%的增透膜；
[0009]所述拉曼晶體的兩個通光端面上都鍍有對泵浦光、基頻光和拉曼光透過率大于99%的增透膜；
[0010]在倍頻晶體的入射面鍍有對基頻光和拉曼光透過率大于99%的高透膜和對589nm光反射率大于99%的高反膜，在倍頻晶體的出射面鍍有對基頻光、拉曼光和589nm光透過率大于99%的增透膜；
[0011]所述的后腔鏡鍍有對基頻光和拉曼光反射率大于99%的高反膜；
[0012]所述的輸出鏡鍍有對基頻光和拉曼關反射率大于99%的高反膜和對589nm光透過率大于99%的增透膜。
[0013]根據本發明優選的，所述的激光泵浦源為準連續泵浦的泵浦源，功率范圍2W-100kW，其泵浦方式為端面泵浦或側面泵浦。本發明通過準連續泵浦的方式使得激光的工作狀態為準連續狀態，利用不同的激光晶體和拉曼晶體的組合獲得1178nm的拉曼光，然后通過倍頻獲得589nm激光器。
[0014]根據本發明優選的，所述基于晶體拉曼技術的準連續589nm激光器還包括耦合系統，即，當所述泵浦源的泵浦方式為端面泵浦時，則在激光泵浦源和增益介質之間設置有耦合系統。
[0015]根據本發明優選的，所述的增益介質為Nd:YVO4晶體、Nd:YAG晶體或Nd = GGG晶體，所述增益介質的長度為0.5mm-500mm。
[0016]根據本發明優選的，所述的調Q元件為聲光調Q或為電光調Q0
[0017]根據本發明優選的，所述后腔鏡為平平鏡、平凹鏡或平凸鏡。
[0018]根據本發明優選的，所述輸出鏡為平平鏡、平凹鏡或平凸鏡。
[0019]一種上述激光器的應用方法:利用準連續泵浦的泵浦源和拉曼晶體獲得準連續的1178nm拉曼光，然后通過倍頻的方式獲得了一種準連續工作狀態的589nm激光器。本發明激光器可做為鈉導星激光源廣泛應用于天文、國防等領域。
[0020]本發明的優勢如下:
[0021]本發明所述一種基于晶體拉曼技術的準連續589nm激光器結構簡單，成本低。本發明的基于晶體拉曼技術的準連續589nm激光器，依據的原理簡單，設備簡易，所需成本低。
[0022]本發明所述一種基于晶體拉曼技術的準連續589nm激光器易于實現。本發明的基于晶體拉曼技術的準連續589nm激光器，其核心泵浦源、腔鏡、激光晶體、拉曼晶體和倍頻晶體，無論是腔鏡還是晶體材料都已經發展成熟，目前在市場上很容易進行購買。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的結構示意圖；
[0024]在圖1中:1、后腔鏡；2、激光泵浦源；3、增益介質；4、調Q元件；5、拉曼晶體；6、倍頻晶體；7、輸出鏡；
[0025]圖2為本發明實施例1的輸出光譜圖；
[0026]圖3為實施例1在不同泵浦重頻，40kHz調Q重頻下，589nm激光的平均功率。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，但不限于此。
[0028]實施例1、
[0029]如圖1所示。
[0030]一種基于晶體拉曼技術的準連續589nm激光器，包括沿光路依次設置的后腔鏡1、激光泵浦源2、增益介質3、調Q元件4、拉曼晶體5、倍頻晶體6和輸出鏡7 ;所述的拉曼晶體5根據不同增益介質輸出波長的不同選擇，使其產生的拉曼光為1178nm。所述的拉曼晶體5為BaWO4晶體，長度為42.5mm ;所述的倍頻晶體6為KTP晶體，長度為7mm?
[0031]所