專利名稱：全固態(tài)激光器腔內(nèi)損耗的測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光技術，具體是一種對激光器腔內(nèi)損耗進行測量的方法，尤其適用于非注入鎖定結(jié)構(gòu)的全固態(tài)激光器腔內(nèi)損耗的測量。
背景技術：
全固態(tài)激光器因其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定等優(yōu)點而被廣泛應用于激光測距，激光顯示，量子通訊，激光雷達等領域。而要想獲得高效穩(wěn)定的全固態(tài)激光器，我們必須知道激光器的腔內(nèi)損耗，因為激光器的腔內(nèi)損耗和激光器增益之間的關系是決定激光器運轉(zhuǎn)狀態(tài)的關鍵。
目前測量固體激光器腔內(nèi)損耗最常用的方法是Findlay-Clay分析法。該方法首先測量不同輸出耦合鏡透射率下的泵浦閾值，再利用輸出耦合鏡透射率與泵浦閾值的關系，通過計算得到激光器的腔內(nèi)損耗值。這種方法需要更換幾組不同透射率的輸出耦合鏡，且需要輸出耦合鏡透射率的變化比較大，才能對激光器的腔內(nèi)損耗進行準確測量。Findlay-Clay分析法在更換輸出耦合鏡透射率的時候，難免改變激光器的腔型結(jié)構(gòu)，給腔內(nèi)損耗的測量帶來較大的誤差，而且對已經(jīng)調(diào)試和封裝好的激光器無能為力。另一種方法是在諧振腔內(nèi)插入平板透明介質(zhì)，通過調(diào)整反射損耗的方法來測算腔內(nèi)損耗。這種方法為了達到調(diào)整反射損耗的目的，需要改變平板透明介質(zhì)在激光諧振腔內(nèi)的放置角度，這樣不僅會引起激光在諧振腔內(nèi)傳輸時的偏折，影響激光器的運轉(zhuǎn)效率和運轉(zhuǎn)狀態(tài)，而且對于調(diào)試和封裝好的激光器同樣無能為力。此外，還有一種方法是通過測量激光器輸出功率和泵浦功率的關系，再利用速率方程進行數(shù)值擬合，進而確定激光器的腔內(nèi)損耗。盡管這種方法可以測量調(diào)試和封裝好的激光器腔內(nèi)損耗，然而這種方法需要對增益介質(zhì)在工作時的能級躍遷過程必須有一個全面的了解，否則測量結(jié)果的準確性和可靠性很難保證。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種操作簡單、結(jié)果準確、易于在研究和生產(chǎn)中實施的全固態(tài)激光器腔內(nèi)損耗的測量方法。本發(fā)明的發(fā)明原理為激光器的腔內(nèi)損耗作為激光器噪聲來源的一種會激發(fā)弛豫振蕩，而且腔內(nèi)損耗的大小直接決定著激光器輸出功率的大小，因此激光器的弛豫振蕩頻率和腔內(nèi)損耗以及輸出功率均有一定的關系。而在實驗中，我們?nèi)菀诇y量激光器的輸出功率和弛豫振蕩頻率，利用實驗測量到的激光器輸出功率和弛豫振蕩頻率值即可計算出激光器的腔內(nèi)損耗值。自由運轉(zhuǎn)的全固態(tài)激光器在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時,其輸出光場均會存在一定的強度噪聲起伏。激光器強度噪聲的來源主要有輸出耦合鏡引入的真空起伏，泵浦源的強度噪聲，自發(fā)輻射噪聲，偶極起伏噪聲以及由腔內(nèi)損耗引起的噪聲。這五種噪聲源均會激發(fā)弛豫振蕩，而引起弛豫振蕩最主要的因素是真空起伏，偶極起伏和腔內(nèi)損耗引起的噪聲。而激光器的弛豫振蕩頻率可以表示為
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權利要求
1.一種全固態(tài)激光器腔內(nèi)損耗的測量方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1，利用功率計測量全固態(tài)激光器的輸出功率，利用自零拍探測系統(tǒng)測量激光器在該輸出功率下的強度噪聲，進而確定激光器的弛豫振蕩頻率； 步驟2，將測量到的輸出功率、弛豫振蕩頻率代入腔內(nèi)損耗表達式計算出激光器的腔內(nèi)損耗值； 所述的腔內(nèi)損耗表達式-A = s；r2ll^hvk^o;GcPoutc其中G描述原子躍遷與激光腔模之間耦合的受激輻射速率，表示為:G = 〒 ；2Kffl表示輸出耦合鏡引起的腔衰減速率，表示為2& =|; o s為受激輻射截面，P為離子濃度，n為增益晶體的折射率，T為輸出耦合鏡的透射率，L為激光器諧振腔長度，c為光速，N為增益介質(zhì)中有效利用的原子個數(shù)，hv為激光光子能量，Pout為激光器的輸出功率，fEE0為弛豫振蕩頻率。
2.如權利要求I所述的一種全固態(tài)激光器腔內(nèi)損耗的測量方法，其特征在于，所述的全固態(tài)激光器是非注入鎖定結(jié)構(gòu)的全固態(tài)激光器。
全文摘要
一種全固態(tài)激光器腔內(nèi)損耗的測量方法，先利用功率計測量全固態(tài)激光器的輸出功率；再利用自零拍探測系統(tǒng)測量全固態(tài)激光器在該輸出功率下的強度噪聲，進而確定全固態(tài)激光器的弛豫振蕩頻率值；最后利用包含有激光器的輸出功率和弛豫振蕩頻率值的腔內(nèi)損耗表達式進行計算，即可得到激光器的腔內(nèi)損耗值。本發(fā)明適合非注入鎖定結(jié)構(gòu)的全固態(tài)激光器腔內(nèi)損耗的測量。
文檔編號G01M11/02GK102620915SQ20121009439
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權日2012年4月1日
發(fā)明者盧華東, 彭堃墀, 蘇靜 申請人:太原山大宇光科技有限公司, 山西大學