一種基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)激光的實(shí)現(xiàn)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(shù)】
[0002] 雙波長(zhǎng)激光器是在一個(gè)激光器中同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)波長(zhǎng)的激光輸出的激光器，在差頻 THz源，精細(xì)激光光譜、差分吸收激光雷達(dá)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 傳統(tǒng)的雙波長(zhǎng)激光器是通過諧振腔的鍍膜設(shè)計(jì)進(jìn)行選頻，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)波長(zhǎng)的同時(shí)振 蕩，這樣的方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振波長(zhǎng)的調(diào)諧?；蛘邔⑸⒃?，如棱鏡，置于諧振腔內(nèi)，將 兩個(gè)波長(zhǎng)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(diào)諧范 圍。于是一些雙波長(zhǎng)激光器采用了外腔結(jié)構(gòu)，將色散元件置于與主腔隔離的外腔中以降 低調(diào)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(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)激光器，可以實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)的調(diào)諧，兩個(gè)波長(zhǎng) 的調(diào)諧范圍均為786±6nm。激光器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜：其主諧振腔結(jié)構(gòu)為V型腔，比線型腔 多一個(gè)折疊臂，光路調(diào)節(jié)復(fù)雜；同時(shí)其對(duì)兩個(gè)波長(zhǎng)的激光都要進(jìn)行整形擴(kuò)束，因而有兩組 整形擴(kuò)束裝置，增加了系統(tǒng)應(yīng)用的難度，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于外腔調(diào)諧結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)激光器結(jié)構(gòu)， 主諧振腔為線型腔，可以實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)激光的同時(shí)振蕩和可調(diào)諧。具有結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，調(diào) 諧范圍大等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的基本構(gòu)思是：
[0006] -種基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置，包括輸出腔鏡、反射腔鏡和設(shè)置在 輸出腔鏡和反射腔鏡之間的增益介質(zhì)，所述的輸出腔鏡對(duì)激光輸出波段半透射半反射，所 述的反射腔鏡對(duì)激光全反射，在輸出腔鏡的輸出光路上設(shè)置有色散元件，在所述色散元件 兩個(gè)不同衍射波長(zhǎng)的光路上設(shè)置有第一轉(zhuǎn)鏡和第二轉(zhuǎn)鏡，所述的第一轉(zhuǎn)鏡和第二轉(zhuǎn)鏡均對(duì) 激光輸出波段半透射半反射，其中反射光經(jīng)色散元件反饋至所述的增益介質(zhì)，并在諧振腔 內(nèi)形成雙波長(zhǎng)激光振蕩后分別沿第一轉(zhuǎn)鏡和第二轉(zhuǎn)鏡透射，所述的第一轉(zhuǎn)鏡和第二轉(zhuǎn)鏡通 過角度旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)輸出波長(zhǎng)的調(diào)諧。
[0007] 上述基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置中，輸出腔鏡和色散元件之間設(shè)置有 光束整形單元，對(duì)入射至色散元件的光束進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直。
[0008] 上述基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置中，光束整形單元包括沿光束依次設(shè) 置的準(zhǔn)直透鏡和變形棱鏡組。
[0009] 上述基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置中，色散元件為光柵或棱鏡，增益介 質(zhì)為激光晶體，反射腔鏡為鍍制在增益介質(zhì)端面的反射膜；輸出腔鏡、第一轉(zhuǎn)鏡和第二轉(zhuǎn)鏡 對(duì)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(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置中，增益介質(zhì)為Cr:LiSAF晶體，調(diào)諧 范圍為 800-1000nm。
[0011] -種基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置，包括輸出腔鏡、反饋腔鏡和設(shè)置在 輸出腔鏡和反饋腔鏡之間的增益介質(zhì)，所述的輸出腔鏡和反饋腔鏡對(duì)激光波段半透射半反 射，在反饋腔鏡的輸出光路上設(shè)置有色散元件，在所述色散元件兩個(gè)不同衍射波長(zhǎng)的光路 上設(shè)置有第一轉(zhuǎn)鏡和第二轉(zhuǎn)鏡，所述的第一轉(zhuǎn)鏡和第二轉(zhuǎn)鏡均對(duì)激光波段全反射，反射光 經(jīng)色散元件反饋至所述的增益介質(zhì)，并在諧振腔內(nèi)形成雙波長(zhǎng)激光振蕩后沿輸出腔鏡輸 出；所述的第一轉(zhuǎn)鏡和第二轉(zhuǎn)鏡通過角度旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)輸出波長(zhǎng)的調(diào)諧。
[0012] 上述基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置中，反饋腔鏡和色散元件之間設(shè)置有 光束整形單元，對(duì)入射至色散元件的光束進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直。
[0013] 上述基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置中，光束整形單元包括沿光束依次設(shè) 置的準(zhǔn)直透鏡和變形棱鏡組。
[0014] 上述基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置中，色散元件為光柵或棱鏡，所述的 輸出腔鏡對(duì)激光波段的透射反射比分別為5:95,所述的反饋腔鏡對(duì)激光波段全反射。
[0015] 上述基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置中，增益介質(zhì)為Cr:LiSAF晶體，調(diào)諧 范圍為 800-1000nm。
[0016] 本發(fā)明具有的有益技術(shù)效果如下：
[0017] 1、本發(fā)明在線性主諧振腔的基礎(chǔ)上增加了外腔調(diào)諧單元，實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)激光的同時(shí) 振蕩和調(diào)諧，具有結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，調(diào)諧范圍大等優(yōu)點(diǎn)。
[0018] 2、本發(fā)明利用光柵或棱鏡等色散元件實(shí)現(xiàn)對(duì)主諧振腔的反饋，并通過合理的腔鏡 組合和膜系設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了諧振腔對(duì)雙波長(zhǎng)的振蕩和激光輸出，簡(jiǎn)化了整體結(jié)構(gòu)。
[0019] 3、本發(fā)明提出兩種結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置，一種為雙波長(zhǎng)分束輸出，另一 種為雙波長(zhǎng)合束而出，滿足了不同的應(yīng)用要求。
[0020] 4、本發(fā)明通過改變轉(zhuǎn)鏡的反射角度改變了色散單元的反饋光角度，進(jìn)而改變了反 饋至增益介質(zhì)的波長(zhǎng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了激光的調(diào)諧，同時(shí)采用雙轉(zhuǎn)鏡分別調(diào)諧，降低了調(diào)諧的難 度。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明基于棱鏡的雙光束輸出、雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置的基本原理及組 成；
[0022] 圖2為本發(fā)明基于光柵的雙光束輸出、雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置的基本原理及組 成；
[0023] 圖3為本發(fā)明基于棱鏡的雙光束輸出、雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置的第二種實(shí)施例；
[0024] 圖4為本發(fā)明基于棱鏡的雙光束輸出、雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置的第三種實(shí)施例；
[0025] 圖5為本發(fā)明基于棱鏡的單光束輸出、雙波長(zhǎng)可調(diào)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(zhì)；3-輸出腔鏡；4一光束整形單元；5-色散元 件；6-第一轉(zhuǎn)鏡；7-第二轉(zhuǎn)鏡；9一反饋腔鏡；11 一準(zhǔn)直透鏡，12-變形棱鏡組，21-栗浦 光束；22-輸出光束。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明給出了兩種形式的基于外腔結(jié)構(gòu)的雙波長(zhǎng)可調(diào)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(zhǎng)可調(diào)諧激光裝置包括輸出腔鏡3、反射腔鏡1和 設(shè)置在輸出腔鏡3和反射腔鏡1之間的增益介質(zhì)2,輸出腔鏡3對(duì)激光波段半透射半反射， 反射腔鏡1對(duì)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(shè)置有色散 元件5,在色散元件5兩個(gè)不同衍射波長(zhǎng)的光路上設(shè)置有第一轉(zhuǎn)鏡6和第二轉(zhuǎn)鏡7,第一轉(zhuǎn) 鏡6和第二轉(zhuǎn)鏡7均對(duì)激光波段半透射半反射，其中反射光經(jīng)色散元件5沿入射光路原路 返回至激光諧振腔，實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩波長(zhǎng)的調(diào)控，輸出光再沿第一轉(zhuǎn)鏡6和第二轉(zhuǎn)鏡7透射而 出，形成雙波長(zhǎng)雙光束輸出。通過對(duì)第一轉(zhuǎn)鏡6和第二轉(zhuǎn)鏡7的角度旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的 反饋，從而實(shí)現(xiàn)輸出波長(zhǎng)的調(diào)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(zhuǎn)鏡6和 第二轉(zhuǎn)鏡7則布置在最大級(jí)衍射光束上并錯(cuò)開一定的角度。圖3中在激光晶體的左端面進(jìn) 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(qū)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(guī)選擇。
[0031] 圖5為單光束輸出的雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器，主要包括輸出腔鏡1、反饋腔鏡9和設(shè) 置在輸出腔鏡1和反饋腔鏡9之間的增益介質(zhì)2