專利名稱：偏振態(tài)可調(diào)的連續(xù)及鎖模激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種偏振態(tài)可調(diào)的連續(xù)及鎖模激光器，屬光電子、激光領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于由摻Y(jié)b3+晶體做激光介質(zhì)的固體激光器來(lái)說(shuō)，由于此類晶體的摻雜濃度可以做的很高，晶體可以做的很薄，因此很適于用半導(dǎo)體激光器做抽運(yùn)源，從而使激光器的總體積大大縮?。淮祟惣す馄鞯奈詹ㄩL(zhǎng)在976nm附近，正是半導(dǎo)體激光器發(fā)光的波長(zhǎng)。近年來(lái)，半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使半導(dǎo)體激光器工藝已經(jīng)成熟，走進(jìn)了市場(chǎng)，因?yàn)榇祟惣す馄骶哂胸S富的抽運(yùn)光資源，所以摻Y(jié)b3+的固體激光器得到了廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前制作出的激光器有連續(xù)光及脈沖鎖模激光器。
但在某些應(yīng)用中，無(wú)論是連續(xù)光還是鎖模脈沖光，需要輸出光是偏振光，且偏振態(tài)可調(diào)。在一般固體激光器中，由于晶體的雙折射效應(yīng)，輸出光中既包含p偏振光也包含π偏振光，若想輸出某一方向的偏振光，通常在實(shí)驗(yàn)中是將晶體切割成布儒斯特角，得到某一種偏振光。若想得到另外一種偏振光，需要改變腔的結(jié)構(gòu)，重新調(diào)整腔參數(shù)，操作起來(lái)不但程序復(fù)雜，而且還嚴(yán)重影響了儀器的使用效率。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服上述激光器需重新調(diào)整腔結(jié)構(gòu)及參數(shù)來(lái)改變輸出光兩種偏振態(tài)的缺點(diǎn)；并克服自倍頻激光器中晶體無(wú)法同時(shí)滿足按相位匹配角切割及布儒斯特角切割來(lái)得到偏振光的缺點(diǎn)。
為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種偏振態(tài)可調(diào)的連續(xù)及鎖模激光器。所采用的技術(shù)方案是，所述的激光器由抽運(yùn)源15、準(zhǔn)直聚焦系統(tǒng)、激光諧振腔及放置激光器系統(tǒng)的水平底板22組成，激光諧振腔內(nèi)設(shè)置一晶體7，其特征在于晶體7的兩通光面相互平行，晶體7位于激光諧振腔的束腰處，且抽運(yùn)光的光斑和激光諧振腔的光斑模式在晶體中匹配；晶體7的兩端面垂直于抽運(yùn)光，在激光諧振腔中以空間旋轉(zhuǎn)角度θ放置，激光諧振腔中設(shè)置有水平偏轉(zhuǎn)角可以微調(diào)的端鏡，其中所述的空間旋轉(zhuǎn)角度θ等于晶體中的尋常光20和非尋常光21組成的平面平行于激光器底板時(shí)的角度。當(dāng)激光器輸出連續(xù)光時(shí)，在激光諧振腔中設(shè)置的水平偏轉(zhuǎn)角可以微調(diào)的端鏡設(shè)置為輸出耦合鏡8；當(dāng)激光器輸出鎖模光時(shí)，在激光諧振腔中設(shè)置的水平偏轉(zhuǎn)角可以微調(diào)的端鏡設(shè)置為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡14。
采用本實(shí)用新型所提出的偏振態(tài)可調(diào)的連續(xù)及鎖模激光器，使激光器無(wú)論工作在連續(xù)輸出狀態(tài)還是鎖模輸出狀態(tài)，不用改變激光腔的結(jié)構(gòu)，只需微調(diào)激光諧振腔的端鏡，就可實(shí)現(xiàn)輸出激光在兩個(gè)相互垂直的偏振態(tài)之間轉(zhuǎn)換。對(duì)于自倍頻晶體做增益介質(zhì)的激光腔中，可在保證倍頻條件的相位匹配角切割下，不改變激光腔的結(jié)構(gòu)和腔參數(shù)，只需微調(diào)端鏡，即可使輸出激光自由的在兩種相互垂直的偏振狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，得到連續(xù)輸出或鎖模脈沖輸出。對(duì)于某些自倍頻晶體，如YbYAB晶體，由于兩種偏振光的倍頻效率相差很大，p偏振光的倍頻效率極低，當(dāng)激光處于此偏振態(tài)時(shí)，幾乎沒(méi)有倍頻光輸出；而π偏振光的倍頻效率很高，激光處于此狀態(tài)時(shí)，輸出高的倍頻偏振光。因此此結(jié)構(gòu)的激光器也可實(shí)現(xiàn)在基頻光和倍頻光之間轉(zhuǎn)換，而不用改變激光腔結(jié)構(gòu)。


圖1是測(cè)試晶體空間旋轉(zhuǎn)角度θ的原理圖的俯視圖。
1.He-Ne激光器，2.準(zhǔn)直透鏡，7.激光晶體，5.聚焦透鏡，19.白屏，20.尋常光在白屏上的聚焦光斑，21.非尋常光在白屏上的聚焦光斑，22.底板。
圖2是連續(xù)激光輸出裝置原理圖的俯視圖。
15.抽運(yùn)激光器，2.準(zhǔn)直透鏡，3.濾光片a，4.濾光片b，5.聚焦透鏡，6.雙色輸入鏡，7.以空間旋轉(zhuǎn)角度θ放置的激光晶體，8.輸出耦合鏡，9.光路分布，22.底板。
圖3是鎖模脈沖激光輸出裝置原理圖的俯視圖。
15.抽運(yùn)激光器，2.準(zhǔn)直透鏡，3.濾光片a，4.濾光片b，5.聚焦透鏡，6.雙色輸入鏡，7.以空間旋轉(zhuǎn)角度θ放置的激光晶體，10、11光路折疊鏡，12.光路分布，13.輸出鏡，14.半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，16.偏振棱鏡，17.P偏振光輸出，18.π偏振光輸出，22.底板。
具體實(shí)施方式
用He-Ne激光器測(cè)試激光晶體的空間旋轉(zhuǎn)角度θ，見(jiàn)附圖1。兩透鏡2、5組成一望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，將晶體7置于兩個(gè)透鏡之間的共焦點(diǎn)處，并在第二個(gè)透鏡后的焦平面處放置一個(gè)白屏19。He-Ne激光器發(fā)出的激光通過(guò)透鏡2聚焦到晶體上，由于晶體的雙折射效應(yīng)，晶體中會(huì)有尋常光和非尋常光共存，在白屏上可看到有兩個(gè)光斑。當(dāng)以測(cè)試系統(tǒng)的近軸光束為軸心旋轉(zhuǎn)晶體7時(shí)，白屏19上的尋常光光斑20不動(dòng)，非尋常光光斑21繞20旋轉(zhuǎn)。選擇晶體的空間旋轉(zhuǎn)角度θ，使晶體中尋常光和非尋常光組成的平面平行于測(cè)試系統(tǒng)的底板，記下晶體7的空間旋轉(zhuǎn)角度θ的位置。此過(guò)程完成了激光晶體空間旋轉(zhuǎn)角度θ的測(cè)試。
實(shí)施例1本實(shí)施例為激光器工作在連續(xù)激光輸出狀態(tài)時(shí)的裝置，參見(jiàn)圖2，為激光器俯視圖。晶體7在激光腔中的空間旋轉(zhuǎn)角度θ等于按圖1中的方法選擇好的角度，調(diào)整激光腔腔參數(shù)，首先輸出激光。抽運(yùn)激光器15是整個(gè)系統(tǒng)的能量源，準(zhǔn)直、聚焦透鏡2和5是將抽運(yùn)激光聚焦到激光晶體7上；兩透鏡間的濾光片3和4是防止振蕩光和倍頻光反饋回抽運(yùn)激光器而使抽運(yùn)源遭到損壞；輸入鏡6和輸出耦合鏡8構(gòu)成諧振腔，產(chǎn)生激光。9是抽運(yùn)光光路圖。在此基礎(chǔ)上，微調(diào)輸出鏡耦合8的水平傾斜角度，在輸出耦合鏡8后的屏幕上會(huì)看到水平方向上有兩個(gè)激光光斑交替出現(xiàn)，這兩個(gè)光斑即是相互垂直的偏振輸出光。將輸出耦合鏡8固定在一個(gè)位置，使輸出激光最大，用偏振棱鏡判斷它的偏振方向，此時(shí)輸出的是一種方向的偏振光。當(dāng)水平調(diào)節(jié)輸出耦合鏡8的偏轉(zhuǎn)角時(shí)，輸出光會(huì)由最大變到無(wú)輸出，再繼續(xù)調(diào)整偏轉(zhuǎn)角，則會(huì)得到另一個(gè)方向的偏振光。即實(shí)現(xiàn)了輸出光在兩種偏振態(tài)間變化。
實(shí)施例2
本實(shí)施例為激光器工作在鎖模激光輸出狀態(tài)時(shí)的裝置俯視圖。晶體7在激光腔中的空間旋轉(zhuǎn)角度θ等于按圖1中的方法選擇好的角度，參見(jiàn)圖3。圖3中元件2-7及15和圖2中相應(yīng)的元件作用一樣，就不再重復(fù)。腔鏡6、10、11、13與14構(gòu)成諧振腔，鏡10、11是光路折疊鏡，10是帶有曲率的全反鏡，使腔內(nèi)光束不發(fā)散；鏡11是平面全反鏡，起折疊光路的作用。半導(dǎo)體可飽和輸出鏡14是由MOCVD技術(shù)生長(zhǎng)的量子阱可飽和吸收體，維持激光器鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。激光從輸出耦合鏡13輸出。微調(diào)可飽和吸收鏡14的水平傾斜角度，兩個(gè)相互垂直的偏振輸出激光在水平位置上交替出現(xiàn)。在輸出鏡13后放置一偏振棱鏡16，調(diào)節(jié)14的偏轉(zhuǎn)角時(shí)，P偏振光17和π偏振光18會(huì)在兩個(gè)相互垂直的方向交替出現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)了不改變激光腔參數(shù)的情況下，實(shí)現(xiàn)了輸出光在兩種偏振態(tài)間變化。
權(quán)利要求1.偏振態(tài)可調(diào)的連續(xù)及鎖模激光器，由抽運(yùn)源(15)、準(zhǔn)直聚焦系統(tǒng)、激光諧振腔及放置激光器系統(tǒng)的水平底板(22)組成，激光諧振腔內(nèi)設(shè)置一晶體(7)，其特征在于晶體(7)的兩通光面相互平行，晶體(7)位于激光諧振腔的束腰處，且抽運(yùn)光的光斑和激光諧振腔的光斑模式在晶體中匹配；晶體(7)的兩端面垂直于抽運(yùn)光，在激光諧振腔中以空間旋轉(zhuǎn)角度θ放置，激光諧振腔中設(shè)置有水平偏轉(zhuǎn)角可以微調(diào)的端鏡，其中所述的空間旋轉(zhuǎn)角度θ等于晶體(7)中的尋常光(20)和非尋常光(21)組成的平面平行于激光器底板(22)時(shí)的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振態(tài)可調(diào)的連續(xù)及鎖模激光器，其特征在于當(dāng)激光器輸出連續(xù)光時(shí)，在激光諧振腔中設(shè)置的水平偏轉(zhuǎn)角可以微調(diào)的端鏡設(shè)置為輸出耦合鏡(8)；當(dāng)激光器輸出鎖模光時(shí)，在激光諧振腔中設(shè)置的水平偏轉(zhuǎn)角可以微調(diào)的端鏡設(shè)置為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(14)。
專利摘要偏振態(tài)可調(diào)的連續(xù)及鎖模激光器，屬光電子、激光領(lǐng)域。由抽運(yùn)源、準(zhǔn)直聚焦系統(tǒng)、激光諧振腔及放置激光器系統(tǒng)的水平底板(22)組成，激光諧振腔內(nèi)設(shè)置一晶體(7)，其特征在于晶體的兩通光面相互平行，晶體位于激光諧振腔的束腰處，且抽運(yùn)光的光斑和激光諧振腔的光斑模式在晶體中匹配；晶體在激光諧振腔中以空間旋轉(zhuǎn)角度θ放置，激光諧振腔中設(shè)置有水平偏轉(zhuǎn)角可以微調(diào)的端鏡；其中所述的空間旋轉(zhuǎn)角度θ等于晶體中的尋常光和非尋常光組成的平面平行于激光器底板時(shí)的角度。當(dāng)輸出連續(xù)光時(shí)，端鏡為輸出耦合鏡，輸出鎖模光時(shí)，端鏡為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了輸出激光在水平偏振和垂直偏振間轉(zhuǎn)換，不需要改變?nèi)魏吻粎?shù)及元件，操作簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H01S3/10GK2754243SQ20042012034
公開(kāi)日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者宋晏蓉, 張志剛, 胡江海, 于未茗 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)