一種基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基于外腔結構的雙波長激光的實現方法和激光器，色散元件置于 與主腔隔離的外腔中。
【背景技術】
[0002] 雙波長激光器是在一個激光器中同時實現兩個波長的激光輸出的激光器，在差頻 THz源，精細激光光譜、差分吸收激光雷達等領域有著廣闊的應用前景。
[0003] 傳統的雙波長激光器是通過諧振腔的鍍膜設計進行選頻，實現兩個波長的同時振 蕩，這樣的方法難以實現對諧振波長的調諧。或者將色散元件，如棱鏡，置于諧振腔內，將 兩個波長的光路分開。但是色散元件具有一定的插入損耗，影響了激光器的效率和調諧范 圍。于是一些雙波長激光器采用了外腔結構，將色散元件置于與主腔隔離的外腔中以降 低調諧元件插入損耗的影響。2010年46卷的《IEEEJournalofQuantumElectronics》 ^Dual-WavelengthCr3+:LiCaAlF6solid_statelaserwithtunableTHzfrequency difference"中公開了一種外腔結構的雙波長激光器，可以實現雙波長的調諧，兩個波長 的調諧范圍均為786±6nm。激光器的結構較為復雜：其主諧振腔結構為V型腔，比線型腔 多一個折疊臂，光路調節復雜；同時其對兩個波長的激光都要進行整形擴束，因而有兩組 整形擴束裝置，增加了系統應用的難度，
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供一種基于外腔調諧結構的雙波長激光器結構， 主諧振腔為線型腔，可以實現雙波長激光的同時振蕩和可調諧。具有結構緊湊，成本低，調 諧范圍大等優點。
[0005] 為實現上述目標，本發明的基本構思是：
[0006] -種基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置，包括輸出腔鏡、反射腔鏡和設置在 輸出腔鏡和反射腔鏡之間的增益介質，所述的輸出腔鏡對激光輸出波段半透射半反射，所 述的反射腔鏡對激光全反射，在輸出腔鏡的輸出光路上設置有色散元件，在所述色散元件 兩個不同衍射波長的光路上設置有第一轉鏡和第二轉鏡，所述的第一轉鏡和第二轉鏡均對 激光輸出波段半透射半反射，其中反射光經色散元件反饋至所述的增益介質，并在諧振腔 內形成雙波長激光振蕩后分別沿第一轉鏡和第二轉鏡透射，所述的第一轉鏡和第二轉鏡通 過角度旋轉，實現輸出波長的調諧。
[0007] 上述基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置中，輸出腔鏡和色散元件之間設置有 光束整形單元，對入射至色散元件的光束進行擴束準直。
[0008] 上述基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置中，光束整形單元包括沿光束依次設 置的準直透鏡和變形棱鏡組。
[0009] 上述基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置中，色散元件為光柵或棱鏡，增益介 質為激光晶體，反射腔鏡為鍍制在增益介質端面的反射膜；輸出腔鏡、第一轉鏡和第二轉鏡 對激光輸出波段的透射反射比分別為5:95、10:90和10:90。
[0010] 上述基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置中，增益介質為Cr:LiSAF晶體，調諧 范圍為 800-1000nm。
[0011] -種基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置，包括輸出腔鏡、反饋腔鏡和設置在 輸出腔鏡和反饋腔鏡之間的增益介質，所述的輸出腔鏡和反饋腔鏡對激光波段半透射半反 射，在反饋腔鏡的輸出光路上設置有色散元件，在所述色散元件兩個不同衍射波長的光路 上設置有第一轉鏡和第二轉鏡，所述的第一轉鏡和第二轉鏡均對激光波段全反射，反射光 經色散元件反饋至所述的增益介質，并在諧振腔內形成雙波長激光振蕩后沿輸出腔鏡輸 出；所述的第一轉鏡和第二轉鏡通過角度旋轉，實現輸出波長的調諧。
[0012] 上述基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置中，反饋腔鏡和色散元件之間設置有 光束整形單元，對入射至色散元件的光束進行擴束準直。
[0013] 上述基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置中，光束整形單元包括沿光束依次設 置的準直透鏡和變形棱鏡組。
[0014] 上述基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置中，色散元件為光柵或棱鏡，所述的 輸出腔鏡對激光波段的透射反射比分別為5:95,所述的反饋腔鏡對激光波段全反射。
[0015] 上述基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置中，增益介質為Cr:LiSAF晶體，調諧 范圍為 800-1000nm。
[0016] 本發明具有的有益技術效果如下：
[0017] 1、本發明在線性主諧振腔的基礎上增加了外腔調諧單元，實現了波長激光的同時 振蕩和調諧，具有結構緊湊，成本低，調諧范圍大等優點。
[0018] 2、本發明利用光柵或棱鏡等色散元件實現對主諧振腔的反饋，并通過合理的腔鏡 組合和膜系設計，實現了諧振腔對雙波長的振蕩和激光輸出，簡化了整體結構。
[0019] 3、本發明提出兩種結構的雙波長可調諧激光裝置，一種為雙波長分束輸出，另一 種為雙波長合束而出，滿足了不同的應用要求。
[0020] 4、本發明通過改變轉鏡的反射角度改變了色散單元的反饋光角度，進而改變了反 饋至增益介質的波長參數，實現了激光的調諧，同時采用雙轉鏡分別調諧，降低了調諧的難 度。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明基于棱鏡的雙光束輸出、雙波長可調諧激光裝置的基本原理及組 成；
[0022] 圖2為本發明基于光柵的雙光束輸出、雙波長可調諧激光裝置的基本原理及組 成；
[0023] 圖3為本發明基于棱鏡的雙光束輸出、雙波長可調諧激光裝置的第二種實施例；
[0024] 圖4為本發明基于棱鏡的雙光束輸出、雙波長可調諧激光裝置的第三種實施例；
[0025] 圖5為本發明基于棱鏡的單光束輸出、雙波長可調諧激光裝置的基本原理及組 成；
[0026] 圖6為光束整形單元的原理示意圖。
[0027] 其中：1 一反射腔鏡；2-增益介質；3-輸出腔鏡；4一光束整形單元；5-色散元 件；6-第一轉鏡；7-第二轉鏡；9一反饋腔鏡；11 一準直透鏡，12-變形棱鏡組，21-栗浦 光束；22-輸出光束。
【具體實施方式】
[0028] 本發明給出了兩種形式的基于外腔結構的雙波長可調諧激光裝置，一種是雙光束 輸出，另一種是單光束輸出。
[0029] 如圖1所示，雙光束輸出的雙波長可調諧激光裝置包括輸出腔鏡3、反射腔鏡1和 設置在輸出腔鏡3和反射腔鏡1之間的增益介質2,輸出腔鏡3對激光波段半透射半反射， 反射腔鏡1對激光全反射，形成線性激光諧振腔。在輸出腔鏡3的輸出光路上設置有色散 元件5,在色散元件5兩個不同衍射波長的光路上設置有第一轉鏡6和第二轉鏡7,第一轉 鏡6和第二轉鏡7均對激光波段半透射半反射，其中反射光經色散元件5沿入射光路原路 返回至激光諧振腔，實現對振蕩波長的調控，輸出光再沿第一轉鏡6和第二轉鏡7透射而 出，形成雙波長雙光束輸出。通過對第一轉鏡6和第二轉鏡7的角度旋轉，實現不同波長的 反饋，從而實現輸出波長的調諧。其中色散元件5為棱鏡，21為栗浦光束，22為輸出光束。
[0030] 圖2至圖4是圖1的幾種變形方式。圖2中色散元件5改為光柵，第一轉鏡6和 第二轉鏡7則布置在最大級衍射光束上并錯開一定的角度。圖3中在激光晶體的左端面進 行鍍膜代替圖1和圖2中的左腔鏡，從而形成激光諧振腔。圖4與圖1至圖3的主要區別 在于栗浦方式上，圖1至圖3采用的是左端面栗浦，圖4采用的是右端面栗浦，這些均是栗 浦方式的常規選擇。
[0031] 圖5為單光束輸出的雙波長可調諧激光器，主要包括輸出腔鏡1、反饋腔鏡9和設 置在輸出腔鏡1和反饋腔鏡9之間的增益介質2