一種Littrow構型電光調Q激光器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光學領域，具體涉及到一種Littrow構型電光調Q激光器。
【背景技術】
[0002] 電光調Q激光是獲得高峰值功率激光輸出的一種有效方式。電光調Q激光一般由 泵浦源、激光工作介質、起偏器、檢偏器、電光Q開關等構成。本發明設計了一種Littrow構 型電光調Q激光器，以Littrow棱鏡作為頻率選擇元件和偏振器，配合電光Q開關對選定頻 率和偏振態的激光進彳丁調制。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于利用Littrow棱鏡對激光進行選頻和偏振化，再配合電光Q開 關對激光的脈沖寬度進行調制，使激光實現高峰值功率輸出。
[0004] 電光調Q激光器借助電光開關將激光介質中積蓄的能量壓縮到極短的瞬間釋放 出來，從而實現激光的高峰值功率運轉，提高激光的能量密度。電光開關過程是依靠電光調 制器來改變光的偏振狀態，使之在達到偏振器時完全透過或者隔斷，因此要求光在諧振腔 內傳播時要保持高度偏振，以獲得高的光開關效率。
[0005] -種Littrow構型電光調Q激光器，包括從左至右依次排列的輸出鏡、激光工作介 質、光學元器件、Littrow棱鏡、電光Q開關和全反射鏡，所述的Littrow棱鏡由各向異性的 光學晶體加工而成，包括第一光學平面和第二光學平面，其第一光學平面的法線與激光工 作介質的軸線之間形成夾角 a，所述夾角a大小可調節；沿激光工作介質的軸線方向入射 Littrow棱鏡的單一頻率和偏振態的光信號獲得足夠增益形成激光振蕩，最終得到電光調 Q激光的輸出。
[0006] 作為優選地，所述第一光學平面和第二光學平面表面鍍有介質膜。
[0007] 作為優選地，所述的激光工作介質為激光晶體、激光陶瓷、激光玻璃、氣體或者染 料。
[0008] 作為優選地，所述輸出鏡和所述全反射鏡為平面鏡或者曲面鏡，其表面鍍有介質 膜。
[0009] 作為優選地，使用的電光Q開關為縱向調制電光Q開關或橫向調制電光Q開關。
[0010] 作為優選地，電光Q開關所使用的電光晶體鍍有增透介質膜。
[0011] 本發明的設計原則為： 以各向異性光學晶體制作Littrow棱鏡，由該晶體的光譜參數、折射率色散方程等確 定Littrow棱鏡的加工參數，包括晶體切向、棱鏡夾角、光學加工指標等，使棱鏡具備一定 的色散能力，能夠將不同頻率的光分離，由于Littrow棱鏡具有自準直特性，有利于減少諧 振腔損耗和降低激光器調校難度。根據輸出激光v +對工作頻率v和偏振狀態P+的要 求，Littrow棱鏡以一定姿態置于激光諧振腔中，Littrow棱鏡第一光學平面的法線與激 光工作介質的軸線成一定角度，而激光工作介質的軸線與激光器的輸出鏡相垂直；Littrow 棱鏡第二光學平面的法線與電光Q開關的軸線重合，與激光器的全反射鏡相垂直。當激光 工作介質受到泵浦源激發產生能級躍迀時，只有垂直入射或出射輸出鏡的光有可能保持在 諧振腔內傳播而不會逸出，即光沿著激光工作介質的軸線行進；而光入射Littrow棱鏡后， 只有選定的v +光能夠滿足自準直條件，從Littrow棱鏡出射后將垂直入射全反射鏡，之后 再沿原光路返回，通過在諧振腔內的多次往返在激光工作介質中獲得足夠的增益來形成有 效的激光振蕩，其余頻率或偏振態的光在通過Littrow棱鏡后，傳播路線將偏離電光Q開關 的軸線而斜入射全反射鏡，無法形成激光振蕩；v +光通過Littrow棱鏡后依次通過電光Q 開關、全反射鏡、電光Q開關，再返回Littrow棱鏡，當電光Q開關處于關斷狀態時，v +光兩 次通過電光調Q開關后偏振方向將轉過90°，獲得v+光，其在Littrow棱鏡中不滿足自準 直條件，通過棱鏡后，其傳播方向偏離激光工作介質的軸線，無法形成有效的激光振蕩，而 電光Q開關處于開通狀態時，v +光兩次通過電光Q開關后偏振方向不發生改變，再次通過 Littrow棱鏡后，傳播方向仍將保持在激光工作介質的軸線上，能夠形成有效的激光振蕩。
【附圖說明】
[0012] 圖1為一種Littrow構型電光調Q激光器示意圖； 其中，a為輸出鏡，b為激光工作介質，c為光學元器件，d為Littrow棱鏡，e為電光Q 開關，f為全反射鏡，fl為第一光學平面，f2為第二光學平面，11為第一光學平面的法線， 12為第二光學平面的法線，13為激光工作介質的軸線。
【具體實施方式】
[0013] 如圖1所示，該Littrow構型電光調Q激光器諧振腔的基本構成包括輸出鏡a、激 光工作介質b、根據設計要求插入的其它光學元器件c、Littrow棱鏡d、電光Q開關e和全 反射鏡f，其中：輸出鏡a和全反射鏡f可以為平面鏡或者曲面鏡，它們的表面根據設計要 求鍍上相應的介質膜；激光工作介質b可以為激光晶體、激光陶瓷、激光玻璃或者染料，能 夠以激光或者其它光源進行泵浦，泵浦注入方式為側面泵浦或者端面泵浦，激光工作介質b 的對稱軸線為激光工作介質的軸線13,其與輸出鏡a相垂直；光學元器件c為根據激光器 需要插入的各種光學元器件，包括棱鏡、波片、旋光器件、球面鏡等；Littrow棱鏡d由各向 異性的光學晶體加工而成，激光在諧振腔內傳播時將通過第一光學平面/7和第二光學平 面/么它們對應的法線方向分別為第一光學平面的法線77和第二光學平面的法線7么第一 光學平面的法線以與激光工作介質的軸線間形成夾角a，第一光學平面的法線以與 第二光學平面的法線7#間的夾角為0，亦即為第一光學平面/7和第二光學平面之 間的夾角，第二光學平面的法線與全反射鏡f相垂直，第一光學平面/7和第二光學平面 士均鍍有合適的介質膜；電光Q開關e的軸線與第二光學平面的法線合，所使用的 電光晶體鍍有增透介質膜。
[0014] 本電光調Q激光器的工作過程為： 選擇合適的各向異性光學晶體加工Littrow棱鏡d，由該晶體的Sellmeier方程得到 相應的折射率數據，結合其對稱特性來確定棱鏡的加工參數。將選定的輸出鏡a、激光工作 介質b、Littrow棱鏡d、電光Q開關e和全反射鏡f按照說明書附圖1所示構建激光器諧 振腔。選定輸出激光v+的工作頻率v和偏振狀態P+，計算出激光v +在該棱鏡上滿足自 準直條件時的入射角a和折射角0，折射角0等于棱鏡第一光學平面/7和第二光學平面 之間的夾角，入射角a由折射率公式來確定，該公式為：
在圖中以1 - 2 - 3 - 3'一 4 - 1'一 1(5)標示了 v+光在該激光器的諧振腔中離軸 損耗最小的傳播過程：1 -2表示v+光沿激光工作介質的軸線以a角入射到Littrow 棱鏡d的第一光學平面/7,進入棱鏡后折射到第二光學平面的法線7妨向；v +光在2 - 3 過程中，由于第二光學平面的法線7妨向與Littrow棱鏡d的第二光學平面/么電光Q開 關e的通