一種提高輸出偏振特性的脈沖激光器制造技術

本發明專利技術涉及一種提高輸出偏振特性的脈沖激光器，屬于激光技術領域，該激光器至少包括泵浦源、激光增益介質、可飽和吸收器件、腔鏡。通過改變傳統的半導體激光器經光纖耦合的非偏振泵浦方式，而采用偏振光泵浦實現脈沖激光器的線偏振輸出，提高了輸出偏振方向的穩定性。本發明專利技術無需在腔內插入偏振控制元件，因而不存在傳統技術帶來的插入損耗，具有結構簡單、易于調節、工作穩定可靠的優點，解決了傳統脈沖激光器輸出偏振方向不穩定、不利于進行非線性頻率變換、不利于進行與穩定線偏振有關的激光功率放大的問題。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術 涉及激光
，具體為一種提高輸出偏振特性的脈沖激光器。
技術介紹
高重復頻率、高峰值功率、窄脈寬和緊湊型的脈沖激光器被應用于很多方面，如激光微加工、激光雷達、環境監測、醫學診斷等。目前，調Q技術是實現高重復頻率、高峰值功率和窄脈寬輸出的最有效的方法之一，因此被廣泛采用。在很多工業及軍事應用中，要求輸出脈沖激光具有較好的偏振特性，尤其是在非線性頻率變換領域和與偏振有關的激光功率放大級設計中。目前，常用的調Q方法有被動調Q和主動調Q兩種。被動調Q激光器只需在腔內插入可飽和吸收體，無需外部驅動源控制，具有體積小、結構簡單、制作成本低等優點，因而被廣泛采用。但采用被動調Q技術的脈沖激光器在較高重復頻率下輸出不穩定，輸出脈沖的偏振方向隨機跳變(Y. Wang, M. Gong, P. Yan, et al. Stable polarizationshort pulse passively Q-switched monolithic microchip laser with [110] cutCr4+: YAG [J]. Laser Phys. Lett, 2009, 6 (11), 788 - 790 ；R. Bhandari and T. Taira,“Megawatt level UV output from [110] Cr4+:YAG passively Q-switched microchiplaser,，，Opt. Expressl9 (23), 22510 - 22514 (2011)·)。根據專利技術人的技術調研，目前改善被動調Q脈沖激光器輸出脈沖偏振穩定性的國內外方法主要有以下三種。(I)通過采用偏振控制元件獲得線偏振脈沖輸出，包括起偏元件、與偏振有關的隔離器、與偏振有關的合束器等(詳見中國專利，高功率脈沖光纖固體激光高效偏振裝置，公開號CN1425938A;中國專利，半導體側面泵浦調Q綠激光器，授權公告號CN200962495Y),這種方法由于腔內插入偏振控制兀件帶來了很大的插入損耗，因而限制了其廣泛應用；(2) Y. Shimony等人將可飽和吸收體沿腔軸按布儒斯特角放置，同時作為被動調Q晶體和布儒斯特起偏器件，獲得線偏振光輸出，其偏振方向通過可飽和吸收體沿腔軸的旋轉方向決定，由于該方法對可飽和吸收體位置精度要求高、調節復雜而限制了其應用(詳見Y. Shimony, Z. Burshtein, et al. Cr4+ YAG as PassiveQ-Switch and Brewster Plate in a Pulsed Nd: YAG Laser[J]. IEEE JOURNAL OFQUANTUM ELECTRONICS, 1995，31 (10), 1738 - 1741.)。(3)關于可飽和吸收體的各向吸收異性已有文獻報道。2006年在ASSP會議上，H. Sakai、T. Taira等人研究了沿[110]軸切割Cr4+:YAG晶體的各向吸收異性，通過改變傳統可飽和吸收體的切割方向，采用沿[110]軸切割Cr4+:YAG晶體獲得穩定的線偏振輸出，由于該方法對切割方向有明確限制，對于常規沿軸切割的被動調Q激光不適用而受到了限制(詳見H. Sakai, A. Sone, H. Kan,and T. Taira, in: Technical Digest of the 20th Anniversary Meeting AdvancedSolid-State Photonics, Incline Village, NV, USA, January 29 - February I, 2006(ASSP 2006), paper MD2. ；H. Sakai, H. Kan, and T. Taira, “>1 MW peak powersingle-mode high-brightness passively Q-switched Nd3+:YAG microchip laser, ”Opt. Expressl6(24), 19891 - 19899 (2008) ；R. Bhandari and T. Taira, “〉6 MW peakpower at 532 nm from passively Q-switched Nd:YAG/ Cr4+:YAG microchip laser, ”Opt. Expressl9(20), 19135 - 19141 (2011) ；R. Bhandari and T. Taira, “Megawattlevel UV output from [110] Cr4+:YAG passively Q-switched microchip laser, ” Opt.Expressl9(23), 22510 - 22514 (2011).)。以上方法均不涉及改變泵浦光的偏振特性來獲得調Q脈沖激光器的偏振輸出。本專利技術采用偏振光泵浦，利用可飽和吸收體的各向吸收異性特性來得到調Q脈沖激光器的偏振輸出。具有低成本、效率高、結構簡單、易于調節、工作穩定可靠、適用范圍廣的應用前景。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種提高輸出偏振特性的脈沖激光器，該激光器具有結構緊湊、易于調節、工作穩定可靠、實用性強的優點。 本專利技術特征在于，至少包含泵浦源、激光增益介質、可飽和吸收體、腔鏡，所述泵浦源為半導體激光器，所發出的泵浦光為線偏振光，可直接或通過耦合透鏡后入射到激光增益介質中，泵浦源的發射譜與激光增益介質的吸收譜匹配；激光增益介質產生激光輸出；所述激光增益介質和可飽和吸收體為兩塊分立的晶體，或者通過工藝結合成一種復合晶體，其結合工藝采用擴散鍵合、液相外延、氣相外延、金屬有機氣相沉積四種工藝之一，或在激光增益介質中同時摻入激光增益離子和可飽和吸收離子，構成自飽和吸收的激光介質；所述腔鏡包括一個后腔鏡和一個耦合輸出鏡；后腔鏡為鍍有對泵浦源發射波長增透并對激光增益介質發射的激光波長高反的光學膜，其高反膜的反射率大于99%;耦合輸出鏡鍍有對激光波長部分透過的光學膜。所述后腔鏡以光學介質膜的形式鍍在激光增益介質面向泵浦源的端面上，對泵浦光增透，對激光波長高反射，其高反膜的反射率大于99%，該激光增益介質面向輸出的通光面上鍍有對激光波長增透的光學膜。所述激光器采用包括直腔、折疊腔、環形腔在內的各種腔型結構。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點和突出性效果本專利技術提出的通過采用偏振光泵浦，利用可飽和吸收體的各向吸收異性特性，從而提高被動調Q輸出偏振特性的脈沖激光器，具有簡單有效、適用范圍廣、工作穩定可靠的優勢，解決了傳統技術帶來系統復雜性增加和穩定性降低的問題。附圖說明圖I為本專利技術提供的一種提高輸出偏振特性的脈沖激光器第一個實施例的結構示意圖。圖2為本專利技術提供的一種提高輸出偏振特性的脈沖激光器第二個實施例的結構示意圖。圖3為本專利技術提供的一種提高輸出偏振特性的脈沖激光器第三個實施例的結構示意圖。圖廣圖3中，I一半導體激光器，2—耦合透鏡，3—后腔鏡，4一激光增益介質，5—可飽和吸收體，6—稱合輸出鏡，7—自飽和吸收的激光介質具體實施例方式下面結合附圖I對本專利技術作進一步說明圖I本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高輸出偏振特性的脈沖激光器，其特征在于，至少包含：泵浦源、激光增益介質、可飽和吸收體、腔鏡，所述泵浦源為半導體激光器，所發出的泵浦光為線偏振光，直接或通過耦合透鏡后入射到激光增益介質中，泵浦源的發射譜與激光增益介質的吸收譜匹配；激光增益介質產生激光輸出；所述激光增益介質和可飽和吸收體為兩塊分立的晶體，或者通過工藝結合成一種復合晶體，其結合工藝采用擴散鍵合、液相外延、氣相外延、金屬有機氣相沉積四種工藝之一，或者在激光增益介質中同時摻入激光增益離子和可飽和吸收離子，構成自飽和吸收的激光介質；所述腔鏡包括一個后腔鏡和一個耦合輸出鏡；后腔鏡為鍍有對泵浦源發射波長增透并對激光增益介質發射的激光波長高反的光學膜，其高反膜的反射率大于99%；耦合輸出鏡鍍有對激光波長部分透過的光學膜。

【技術特征摘要】
1.一種提高輸出偏振特性的脈沖激光器，其特征在于，至少包含泵浦源、激光增益介質、可飽和吸收體、腔鏡，所述泵浦源為半導體激光器，所發出的泵浦光為線偏振光，直接或通過耦合透鏡后入射到激光增益介質中，泵浦源的發射譜與激光增益介質的吸收譜匹配；激光增益介質產生激光輸出；所述激光增益介質和可飽和吸收體為兩塊分立的晶體，或者通過工藝結合成一種復合晶體，其結合工藝采用擴散鍵合、液相外延、氣相外延、金屬有機氣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李強，蘇艷麗，羅旭，雷訇，惠勇凌，姜夢華，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：