專利名稱：一種非偏振光輸出的可調諧激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光電技術領域，尤其是一種非偏振光輸出的可調諧激光器。
背景技術：
由于光柵在大的光譜范圍內具有很高光譜分辨率，因此，被廣泛應用于各類可調諧激光器中。其存在的問題是由于需要使用精密步進馬達帶動光柵進行掃描，因此，采用這類技術的可調諧激光器尺寸比較大，容易受機械震動的影響，且價格昂貴。傳統(tǒng)的光學法布里-珀羅標準具是一種利用多光束干涉原理制作的濾波器件，主要有兩種類型一種是空氣間隔的，一種是光學玻璃間隔的。通過兩個通光面上多層介質膜的高反射率所形成法布里-珀羅腔的多光束干涉效應，可以實現在寬頻譜范圍內的多波長窄帶濾波輸出，而且具有性能穩(wěn)定、通光孔徑大、光功率破壞閾值高、結構簡單和成本低等特性，因此，被廣泛應用于各類激光器、光學測量儀器和光纖通訊器件中。利用傳統(tǒng)的光學法布里-珀羅標準具可以實現透射光頻率的調諧功能。對于空氣間隔的法布里-珀羅標準具，可通過改變光的入射角度進行調諧，但是這種方法的調諧范圍很?。灰部梢圆捎糜脵C械方法(如步進馬達)改變法布里-珀羅標準具的腔長進行調諧，這種方法可以實現大的調諧范圍，但調諧精度低，而且對機械部件的精度要求高，穩(wěn)定性不好。另外，采用PZT壓電陶瓷(鋯鈦酸鉛)技術通過改變法布里-珀羅標準具的腔長，可以提高調諧精度和速度，但是不易做到小型化，且驅動電路也較復雜；改變標準具的溫度也可以實現較大范圍的調諧，但是，該方法的缺點是速度慢。同時，單一法布里-珀羅標準具的濾波輸出特性是一個光頻率間隔為自由光譜范圍的多模輸出。聲光可調諧濾波器(AOTF)是一種固態(tài)的、可電子調諧的帶通光譜濾波器，這類濾波器大多數使用各向異性的聲光互作用。晶體生長技術與高頻壓電式換能器技術的進步大大的改進了聲光原件，使得AOTF技術上已成熟，從實驗室走進了工業(yè)的應用。AOTF的實施通常采用各向異性的雙折射聲光(AO)介質，并有高速調諧能力、得到證明的長期穩(wěn)定性以及低成本等優(yōu)點。聲光濾波器的運行原理基于一種叫做布拉格衍射的現象，即衍射光的方向取決于聲波的波長。與傳統(tǒng)的技術相比，AOTF提供了連續(xù)、快速的調節(jié)能力，但要實現窄的濾波光譜帶寬，一般要求聲光晶體的尺寸比較大。聲光濾波器有兩種類型共線型與非共線型，其中具有高射頻頻率的非共線型非近軸濾波器可以達到窄帶光頻率調諧，但幾乎不可能做到象法布里-珀羅標準具一樣的窄帶濾波功能。因此，僅僅采用聲光濾波器的可調諧激光器很難實現窄帶輸出。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種穩(wěn)定性強、精度高、速度快、無機械移動部件、電子調諧以及大頻譜范圍的非偏振光輸出的可調諧激光器。本發(fā)明解決現有的技術問題是采取以下技術方案實現的
—種非偏振光輸出的可調諧激光器，包括第一反射鏡、寬帶激光增益介質、可調諧法布里-珀羅濾波器、可調諧聲光濾波器、第二反射鏡、第三反射鏡和激光器控制電路；第一反射鏡和第二反射鏡構成第一激光諧振子腔，第一反射鏡和第三反射鏡構成第二激光諧振子腔；寬帶激光增益介質發(fā)出的寬帶光束通過可調諧法布里-珀羅濾波器濾波后，再經過可調諧聲光濾波器濾波，其一級衍射光束分成兩束偏振態(tài)相互垂直的偏振光，其S態(tài)偏振光束由第二反射鏡反射并在第一激光諧振子腔中形成激光振蕩，其P態(tài)偏振光束由第三反射鏡反射并在第二激光諧振子腔中形成激光振蕩，可調諧聲光濾波器的零級衍射光束作為激光器的輸出光束；激光器控制電路分別與寬帶激光增益介質、可調諧法布里-珀羅濾波器和可調諧聲光濾波器相連接實現對激光器的可調諧輸出控制功能。而且，所述第一反射鏡、第二反射鏡和第三反射鏡為以下三種類型反射鏡之一平 面鏡、凹面鏡和凸面鏡。而且，所述的可調諧法布里-珀羅濾波器包括前后依次安裝起來的第一液晶盒、第二液晶盒和可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路，兩個液晶盒均包括依次安裝一起的第一片光學透明材料、液晶材料和第二片光學透明材料，第一液晶盒的第二片光學透明材料與第二液晶盒的第一片光學透明材料安裝在一起，在第一液晶盒的第一片光學透明材料上設置高反射率多層介質膜構成第一反射鏡，在第二液晶盒的第二片光學透明材料上設置高反射率多層介質膜構成第二反射鏡，兩個液晶盒內的液晶材料的光軸相互垂直并設置在由第一反射鏡和第二反射鏡構成的法布里-珀羅腔內，所述可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路與兩個液晶盒相連接并通過控制液晶材料的有效折射率實現濾波器的調諧功能，該可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路與激光器控制電路相連接。而且，所述第一液晶盒的第一片光學透明材料上的高反射率多層介質膜設置在第一片光學透明材料的外側，該第一光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜和透明電極；所述第一液晶盒的第二光學透明材料的外側為光學拋光面，第二光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜、透明電極和非導電材料薄膜，該非導電材料薄膜覆蓋除通光孔徑以外的部分以及一個約I毫米寬連接到第二片光學透明材料薄片邊緣的通道，用于為多余的液晶材料提供一個出口，并與第一片光學透明材料的內側構成一個空腔用于設置液晶材料，該透明電極與可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路相連接。而且，所述第一液晶盒的第一片光學透明材料上的高反射率多層介質膜設置在第一片光學透明材料的內側，在高反射率多層介質膜的內側設置有透明電極，在第一光學透明材料的外側設置光學增透膜；所述第一液晶盒的第二光學透明材料的外側為光學拋光面，第二光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜、透明電極和非導電材料薄膜，該非導電材料薄膜覆蓋除通光孔徑以外的部分以及一個約I毫米寬連接到第二片光學透明材料薄片邊緣的通道，用于為多余的液晶材料提供一個出口，并與第一片光學透明材料的內側構成一個空腔用于設置液晶材料，該透明電極與可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路相連接。而且，所述第二液晶盒的第二片光學透明材料上的高反射率多層介質膜設置在第二片光學透明材料的外側，該第二光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜和透明電極，所述第二液晶盒的第一片光學透明材料的外側為光學拋光面，第一片光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜、透明電極和非導電材料薄膜，該非導電材料薄膜覆蓋除通光孔徑以外的部分以及一個約I毫米寬連接到該光學透明材料薄片邊緣的通道，用于為多余的液晶材料提供一個出口，并與第二液晶盒的第二片光學透明材料的內側構成一個空腔用于設置液晶材料，該透明電極與可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路相連接。而且，所述第二液晶盒的第二片光學透明材料上的高反射率多層介質膜設置在第二片光學透明材料的內側，在高反射率多層介質膜的內側設置有透明電極，在第二光學透明材料的外側設置光學增透膜，所述第二液晶盒的第一片光學透明材料的外側為光學拋光面，第一片光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜、透明電極和非導電材料薄膜，該非導電材料薄膜覆蓋除通光孔徑以外的部分以及一個約I毫米寬連接到該光學透明材料薄片邊緣的通道，用于為多余的液晶材料提供一個出口，并與第二液晶盒的第二片光學透明材料的內側構成一個空腔用于設置液晶材料，該透明電極與可調諧法布里-珀羅濾 波器的驅動電路相連接。而且，所述的第一液晶盒的第二片光學透明材料與第二液晶盒的第一片光學透明材料的安裝方式為使用光學透明折射率匹配膠粘接在一起，并使得第一反射鏡和第二反射鏡保持平行以形成法布里-珀羅腔。而且，所述的液晶材料采用的是向列相型液晶，該液晶材料的厚度為幾微米至十幾微米。而且，所述的可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路是一種頻率為從一千赫茲到幾千赫茲的方波脈沖電路，脈沖電壓幅度從O伏到5伏可調。而且，所述可調諧法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍大于所述可調諧聲光濾波器的濾波帶寬的半寬度。而且，所述可調諧聲光濾波器是一種窄帶、非同軸雙折射型聲光濾波器，其一級衍射將入射光分為兩個偏振態(tài)相互垂直并形成一定的夾角的線偏振光。而且，所述可調諧聲光濾波器由可調諧聲光濾波器的驅動電路驅動，該可調諧聲光濾波器的驅動電路與激光器控制電路相連接，所述可調諧聲光濾波器的驅動電路是一種頻率從幾兆赫茲到幾百兆赫茲的頻率和功率可調射頻信號發(fā)生器。而且，所述激光器控制電路通過泵浦電路與寬帶激光增益介質相連接。發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是I、本發(fā)明將兩個光軸相互垂直的向列相型液晶材料放置在法布里-珀羅標準具的腔內并利用液晶的電控雙折射效應和對入射光產生的光學相位調制，實現在寬頻譜范圍內對透過法布里-珀羅濾波器的光的頻率進行連續(xù)、快速和精密調諧且與入射光的偏振態(tài)無關。由于液晶材料的厚度非常薄，因此可以制作尺寸小、自由光譜范圍大的寬帶可調諧法布里-珀羅濾波器。由可調諧法布里-珀羅濾波器輸出的多模光波再通過可調諧聲光濾波器的濾波，實現在大的光譜范圍內的高精度、快速和穩(wěn)定性好的濾波等特點。由于本發(fā)明采用了兩個激光器諧振子腔，使得由可調諧聲光濾波器衍射產生的兩個在空間分開的偏振態(tài)相互垂直的線偏振光都能夠形成激光振蕩，因此，本發(fā)明能夠實現非偏振光輸出。2、本發(fā)明設計合理，實現了在較寬頻譜范圍內對激光器的輸出光進行連續(xù)、快速和精密的調諧，具有無機械移動部件、電子調諧、調諧速度快、性能穩(wěn)定可靠、尺寸小、易于安裝及生產等特點，可滿足對于要求尺寸小和極端工作環(huán)境下的可靠運行，可廣泛用在激光器、光學測試、光纖通訊、生物、醫(yī)療器械和光纖傳感器網絡等領域中。


圖I是一個普通法布里-珀羅標準具的示意圖； 圖2是第一液晶盒的結構示意圖；圖3是第二液晶盒的結構示意圖；圖4是一種可調諧布里-珀羅濾波器的結構示意圖；圖5是光透過液晶材料的相位隨外加電場的變化曲線；圖6是普通法布里-珀羅標準具的透射光譜示意圖；圖7是可調諧布里-珀羅濾波器的透射光譜示意圖；圖8是一種可調諧聲光濾波器的示意圖；圖9是本發(fā)明的結構示意圖；圖10是可調諧聲光濾波器的輸出光譜示意圖；圖11是可調諧法布里-珀羅濾波器和可調諧聲光濾波器的合成輸出光譜示意圖；圖12是本發(fā)明的輸出光譜示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述。圖I給出了一種普通的法布里-拍羅(Fabry-Perot)光標準具100的示意圖。該法布里-珀羅光標準具100的材料一般在近紅外和可見光波段采用象融石英或BK7這樣的光學玻璃，假設材料的折射率為n，兩個通光面2和4都鍍高反射膜，其反射率為R，厚度為h，光以接近零度的入射角入射，則只有滿足2 =πιλ，才能透過標準具，其中m是透射光的級次。光標準具100的自由光譜范圍FSR1可以表示為Δ λ = λ V (2nh),或用頻率表示Δ v=c/ (2nh),其中c是光速。透射光的峰值頻率可以表示為v=mc/ (2nh)，其中m是干涉級次，透射光的頻率寬帶可以表示為Λν (FWHM) =c (I-R)/(2nhR1/2)，其中c是光速。從上述兩個公式可以看出，光標準具100的自由光譜范圍FSR1與厚度為h成反比。假設材料的折射率為n=l. 5，要實現FSR1=IOOGHz,厚度h I毫米。自由光譜范圍FSR1越大，其厚度就越小。在標準具的材料和厚度確定后，透射光的頻帶寬度主要和反射率R有關，反射率越高，頻帶寬度或銳度(finesse)越小。法布里-拍羅(Fabry-Perot)光標準具的透射光譜的特點是每個透射譜的帶寬可以做到非常窄，透射光譜的頻率間隔相等并且光頻率響應帶寬非常寬，一般可覆蓋大于100納米的光頻譜帶，光標準具100的輸出光頻譜如圖6所示。由于一般用作光電器件的液晶材料具有高的電阻率，因此，可以被認為是理想的電介質材料。由于構成分子的有序取向和拉伸延長的形態(tài)，液晶具有各向異性的電介質特性和單軸對稱性，就象一個單軸晶體一樣，其光軸的方向與分子的排列取向一致。當液晶分子在外界電場的作用下，會形成電偶極子。在電偶極子所形成的力矩作用下，使得液晶分子的取向轉向電場的方向，可以通過改變電場的強弱，改變液晶的光軸的方向。因此，可以利用液晶的這一特性制作光相位調制器，可調諧濾波器或其他光電器件，如光開關和光強調制器等。一般用作光電器件的液晶膜層的厚度為幾微米到十幾微米。本發(fā)明正是利用液晶在電場作用下對線偏振光的折射率產生改變這一特性設計而成。本發(fā)明中所涉及的偏振無關可調諧法布里-珀羅濾波器包括兩個光軸方向相互垂直的液晶盒。如圖2所示，第一個液晶盒200包括兩種結構。第一種結構包括第一片光學透明材料8、液晶材料14和第二片光學透明材料22，第一片光學透明材料8外側表面上設置高反射率多層介質膜6，內側從內到外分別設置光學增透膜10和透明電極膜層12，第二片光學透明材料22外側表面24是光學拋光面，內側從內到外分別設置光學增透膜20，透明電極膜層18和非導電材料薄膜16，非導電材料薄膜16的厚度為幾微米到十幾微米，覆蓋除通光孔徑外的其他部分和一個寬度約為I毫米的通到光學透明材料22邊緣的通道，用于排除多余的液晶材料，該非導電材料薄膜16與第一片光學透明材料8構成一個空腔用于設置液晶材料14，液晶材料14采用的是向列相型液晶，該液晶材料的厚度約為幾微米道十幾微 米。液晶盒200的第二種結構與第一種結構的不同之處在于所述第一片光學透明材料8外側表面上設置光學增透膜6，內側從內到外分別設置高反射率多層介質膜10和透明電極膜層12，其他設置與液晶盒200的第一種結構相同，其目的是改變法布里-珀羅腔的厚度。如圖3所示，第二個液晶盒300包括兩種結構。第一種結構包括第一片光學透明材料28、液晶材料36、第二片光學透明材料42，第二片光學透明材料42外側表面26設置高反射率多層介質膜44，內側從內到外分別設置光學增透膜40，透明電極膜層32，第一片光學透明材料28外側表面26是光學拋光面，內側從內到外分別設置光學增透膜30，透明電極膜層32和非導電材料薄膜34，非導電材料薄膜34的厚度為幾微米到十幾微米，覆蓋除通光孔徑外的其他部分和一個寬度約為I毫米的通到光學透明材料28邊緣的通道，用于排除多余的液晶材料，非導電材料薄膜34與第二片光學透明材料42構成一個空腔用于設置液晶材料36。一般可用環(huán)氧樹脂或紫外光膠等把上述構成液晶腔的兩片材料的液晶腔以外的部分粘接起來，液晶材料36采用的是向列相型液晶，該液晶材料的厚度約為幾微米道十幾微米。液晶盒300的第二種結構與第一種結構的不同之處在于第二片光學透明材料42外側表面上設置光學增透膜44，內側從內到外分別設置高反射率多層介質膜40和透明電極膜層38，其他設置與液晶盒300的第一種結構相同，其目的是改變法布里-珀羅腔的厚度。圖4給出了一種與偏振無關的可調諧布里-珀羅濾波器的結構示意圖。該可調諧法布里-珀羅濾波400，包括第一個液晶盒200、第二個液晶盒300和可調諧法布里-珀羅濾波的驅動電路52。液晶盒200的第二片光學透明材料的外側和液晶盒300的第一片光學透明材料的外側用光學透明折射率匹配膠50粘合在一起并使得液晶盒200的第一光學透明材料和液晶盒300的第二光學透明材料上設有高反射率介質膜的面保持并行而形成諧法布里-珀羅腔。驅動電路52與液晶盒200和液晶盒300的透明電極連接，由驅動電路52產生的驅動信號在兩透明電極膜層之間形成驅動電場；利用電場改變法布里-珀羅(Fabry-Perot)腔內液晶的有效折射率n，來調節(jié)法布里-珀羅濾波器的透射光的光頻率v和自由光譜范圍(FSR)。通常的驅動電場是電壓為幾伏，頻率為I千赫茲到幾千赫茲的方波信號。由于液晶的厚度很小(幾微米到十幾微米)，因此，可以制作本征自由光譜范圍(即在無外加電場時的可調諧濾波器的自由光譜范圍)的可調諧法布里-珀羅濾波器。由于第一液晶盒200和第二液晶盒300中液晶的光軸相互垂直，因此，濾波器400與入射光的偏振態(tài)無關。在圖4中，入射到濾波器400的光束48是一束準直光束，假設光透明材料的折射率為n，第一液晶盒200的第一片光學透明材料上和第二液晶盒300的第二片光學透明材料上鍍高反射介質膜的反射率為R，法布里-珀羅腔的長度為D，則只有滿足2nD+r=na的光才能透過標準具，其中m是透射光的級次。濾波器400的自由光譜范圍FSR2和透射光頻率分別為Λ λ = λ2/(2η +Γ),或用頻率表示Av=c/(2nD+r)，其中c是光速，Γ代表由液晶在外加電場作用下由折射改變對入射光所產生的光程。透射光的峰值頻率可以表示為v=mc/ (2nD+ Γ ),其中m是干涉級次,透射光的頻率寬帶可以表示為Δ v (FffHM) =c (I-R)/((2nD+r )R1/2)，其中c是光速。利用第一個液晶盒200和第二個液晶盒300的兩種不同的結構的組合可以增大或減少法布里-珀羅腔的長度D，從而調節(jié)濾波器400的自由光譜范圍 FSR2。圖5給出了一個厚度約為10微米的向列相型液晶在2KHz方波電壓的驅動下，對光波長為1550納米光波相位變化的關系示意圖。最大可實現約2 π的光相位延遲。通過實驗和分析，可調諧法布里-珀羅濾波器400對于接近零度入射的準直光可以得到約I. 5倍的FSR2的透射光頻率的調諧范圍，而對自由光譜范圍△ V和透射光的頻帶寬帶的改變要小的多?？烧{諧法布里-珀羅濾波器的透射光54的光譜示意圖如圖7所示。由此可見，可調諧法布里-珀羅濾波器400在外加電場的作用下，可以實現較大范圍的透射光峰值頻率的調諧而基本不改變透射光的頻帶寬度和自由光譜范圍。這個特性對于將可調諧法布里-珀羅濾波器400許多應用中，如激光器和頻譜儀器等具有重要意義。圖8給出了一種可調諧聲光濾波器的示意圖。該聲光濾波器500 —般采用的介質是各向異性并有雙折射特性。其中一種物質二氧化碲(Te02)，由于其運行在剪切模式時具有高光學均勻性、低光吸收度和耐高光功率能力等特點，廣泛使用于這類應用中。其他物質例如鈮酸鋰(LiNb03)、磷化鎵(GaP)和鑰酸鉛(PbMo04)也經常用于各種聲光器件中。影響選擇特定物質的因素有很多，下面僅列出幾種，如聲光器件的類型、高質量晶體是否容易獲得以及應用的類型和需求，例如衍射效率功率損耗、入射光與衍射光的分散度和整體器件的大小等?？烧{諧聲光濾波器500是一種具有雙折射特性，非共線和非近軸型聲光濾波器。包括采用二氧化碲的聲光晶體57和換能器58，由可調諧聲光濾波器的驅動電路60直接驅動換能器58在晶體57中產生聲波場59而形成衍射光柵。一束準直光束56進入晶體57并與聲波場59成布拉格角θ B,被衍射可調諧聲光濾波器后,一級衍射光分成兩束線偏振光，S光62和P光64，和零級衍射光束66.兩束線偏振光62和64與零級衍射光束形成的夾角等于布拉格角ΘΒ。聲光晶體57的切割使得入射面55和出射面61與入射光成垂直或接近垂直的角度。為了減少光的損耗，入射面55和出射面61都鍍光學增透膜?？烧{諧聲光濾波器500的濾波光譜的特點是可在一個寬頻帶的范圍內實現光頻率的連續(xù)可調諧，如圖10所示。濾波光譜的帶寬Λ V、半寬度(FWHM) Λ Vl/2、分辨率和衍射效率等頻譜取決于聲光晶體的尺寸、換能器的結構和射頻驅動功率等因素的影響。如要實現窄帶濾波光譜和高的衍射濾波效率，需要加大換能器和聲光晶體的尺寸。圖9給出了本發(fā)明的結構，下面結合圖9對本發(fā)明的技術方案進行說明。一種非偏振光輸出的可調諧激光器包括第一反射鏡72、寬帶激光增益介質76、可調諧法布里-珀羅濾波器400、可調諧聲光濾波器500、第二反射鏡84、第三反射鏡86以及一個驅動控制系統(tǒng)。該驅動控制系統(tǒng)包括激光泵浦電路74、可調諧法布里-珀羅濾波器400的驅動電路52、可調諧聲光濾波器500的驅動電路60以及激光器控制電路88。由寬帶激光增益介質76發(fā)出的光束首先通過濾波器400，其輸出光束78通過可調諧聲光濾波器500后，輸出光束分為零級衍射光81、一級衍射光分為兩個偏振態(tài)相互垂直的線偏振光S偏振光80和P偏振光82，第二反射鏡84和第三反射鏡86設置的角度和位置分別使得S偏振光80和P偏振光82被沿著原光路反射回到可調諧聲光濾波器500，且分別在由第一反射鏡72和第二反射鏡84組成的第一激光諧振子腔中以及由第一反射鏡72和第三反射鏡86組成的第二激光諧振子腔中形成激光振蕩，通過激光控制電路88控制和調節(jié)激光泵浦電路74、可調諧法布里-珀羅 濾波器400的驅動電路52以及可調諧聲光濾波器500的驅動電路60實現對激光器輸出功率和波長的調諧和控制。準直光束76入射進入可調諧法布里-珀羅濾波器400，透射光78的光譜如圖7所示，透射光的峰值頻率的可調諧范圍約為1. 5倍的FSR2，在可調諧的范圍內和約100納米的光譜范圍內，可調諧法布里-珀羅濾波器400的自由光譜范圍基本保持不變。透射光78透過可調諧聲光濾波器500后，一級衍射光分離成兩束偏振態(tài)相互垂直的光束80和82，當可調諧聲光濾波器500的透射帶寬Λ V小于2倍的可調諧法布里-珀羅濾波器400的本征自由光譜范圍FSR2，透射光80和82均是一束單模光束，其光譜特性如圖12所示與可調諧法布里-珀羅濾波器400的一個透射模的光譜特性相同。如果考慮可調諧法布里-珀羅濾波器400的透射光的頻譜度Λ V時(參考圖11)，要實現單模輸出或高的透射光邊摸抑制比，調諧聲光濾波器500的透射帶寬Av還需要更窄。需要提出的是，可調諧法布里-珀羅濾波器400和可調諧聲光濾波器500的透射光的頻譜寬度△ V的定義是根據實際應用中對激光輸出光譜的噪聲或邊摸抑制比的需要確定的。根據不同的激光器增益介質類型和對輸出的要求，第一反射鏡72、第二反射鏡84、第三反射鏡86可以采用全反射鏡或部分反射鏡，如可以利用從部分反射鏡的泄漏光對激光器的腔內光功率進行監(jiān)控等，也可采用不同的類型的反射鏡，如平面鏡，凸面鏡或凹面鏡，構成不同類型的激光諧振腔，如穩(wěn)定腔，介穩(wěn)腔或非穩(wěn)腔等。另外，要使得可調諧法布里-珀羅濾波器400和可調諧聲光濾波器500處于最好的工作狀態(tài)，需要輸入光束是準直光束，因此，如果寬帶激光增益介質76發(fā)出的是分散型的光束，如半導體激光增益介質，可以采用一個腔內準直透鏡對光束進行準直。由于本發(fā)明是利用可調諧法布里-珀羅濾波器400的濾波功能以及可調諧聲光濾波器500的衍射濾波功能，對不同光頻率的光束有不同的響應特性，因此，要獲得精確的激光器輸出功率和頻率，需要對系統(tǒng)進行校準。激光器控制電路88包括一個以數字信號處理器以及嵌入式軟件為核心的控制電路，數據分析軟件和數據竄型接口用于控制，調諧以及接收外界控制信號和對外輸出信號。需要強調的是，上述說明僅起演示和描述的作用，并不是一個詳細無遺漏的說明，也沒有意圖將本發(fā)明限制在所描述的具體形式上。經過上面的描述，對本發(fā)明的許多改動和變化都可能出現。所選擇的具體實施僅僅是為了更好的解釋本發(fā)明的原理和實際中的應用。這個說明能夠使熟悉此領域的人可以更好的利用本發(fā)明，根據實際需要設計不同的具體實施和進行相應的改動。
權利要求
1.一種非偏振光輸出的可調諧激光器,其特征在于包括第一反射鏡、寬帶激光增益介質、可調諧法布里-珀羅濾波器、可調諧聲光濾波器、第二反射鏡、第三反射鏡和激光器控制電路；第一反射鏡和第二反射鏡構成第一激光諧振子腔，第一反射鏡和第三反射鏡構成第二激光諧振子腔；寬帶激光增益介質發(fā)出的寬帶光束通過可調諧法布里-珀羅濾波器濾波后，再經過可調諧聲光濾波器濾波，其一級衍射光束分成兩束偏振態(tài)相互垂直的偏振光，其S態(tài)偏振光束由第二反射鏡反射并在第一激光諧振子腔中形成激光振蕩,其P態(tài)偏振光束由第三反射鏡反射并在第二激光諧振子腔中形成激光振蕩，可調諧聲光濾波器的零級衍射光束作為激光器的輸出光束；激光器控制電路分別與寬帶激光增益介質、可調諧法布里-珀羅濾波器和可調諧聲光濾波器相連接實現對激光器的可調諧輸出控制功能。
2.根據權利要求I所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述第一反射鏡、第二反射鏡和第三反射鏡為以下三種類型反射鏡之一平面鏡、凹面鏡和凸面鏡。
3.根據權利要求I所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述的可調諧法布里-珀羅濾波器包括前后依次安裝起來的第一液晶盒、第二液晶盒和可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路，兩個液晶盒均包括依次安裝一起的第一片光學透明材料、液晶材料和第二片光學透明材料，第一液晶盒的第二片光學透明材料與第二液晶盒的第一片光學透明材料安裝在一起，在第一液晶盒的第一片光學透明材料上設置高反射率多層介質膜構成第一反射鏡，在第二液晶盒的第二片光學透明材料上設置高反射率多層介質膜構成第二反射鏡，兩個液晶盒內的液晶材料的光軸相互垂直并設置在由第一反射鏡和第二反射鏡構成的法布里-珀羅腔內，所述可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路與兩個液晶盒相連接并通過控制液晶材料的有效折射率實現濾波器的調諧功能，該可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路與激光器控制電路相連接。
4.根據權利要求3所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器,其特征在于所述第一液晶盒的第一片光學透明材料上的高反射率多層介質膜設置在第一片光學透明材料的外偵牝該第一光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜和透明電極；所述第一液晶盒的第二光學透明材料的外側為光學拋光面，第二光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜、透明電極和非導電材料薄膜，該非導電材料薄膜覆蓋除通光孔徑以外的部分以及一個約I毫米寬連接到第二片光學透明材料薄片邊緣的通道，用于為多余的液晶材料提供一個出口，并與第一片光學透明材料的內側構成一個空腔用于設置液晶材料，該透明電極與可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路相連接。
5.根據權利要求3所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器,其特征在于所述第一液晶盒的第一片光學透明材料上的高反射率多層介質膜設置在第一片光學透明材料的內偵牝在高反射率多層介質膜的內側設置有透明電極，在第一光學透明材料的外側設置光學增透膜；所述第一液晶盒的第二光學透明材料的外側為光學拋光面，第二光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜、透明電極和非導電材料薄膜，該非導電材料薄膜覆蓋除通光孔徑以外的部分以及一個約I毫米寬連接到第二片光學透明材料薄片邊緣的通道，用于為多余的液晶材料提供一個出口，并與第一片光學透明材料的內側構成一個空腔用于設置液晶材料，該透明電極與可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路相連接。
6.根據權利要求3所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述第二液晶盒的第二片光學透明材料上的高反射率多層介質膜設置在第二片光學透明材料的外偵牝該第二光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜和透明電極，所述第二液晶盒的第一片光學透明材料的外側為光學拋光面，第一片光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜、透明電極和非導電材料薄膜，該非導電材料薄膜覆蓋除通光孔徑以外的部分以及一個約I毫米寬連接到該光學透明材料薄片邊緣的通道，用于為多余的液晶材料提供一個出口，并與第二液晶盒的第二片光學透明材料的內側構成一個空腔用于設置液晶材料，該透明電極與可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路相連接。
7.根據權利要求3所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述第二液晶盒的第二片光學透明材料上的高反射率多層介質膜設置在第二片光學透明材料的內偵牝在高反射率多層介質膜的內側設置有透明電極，在第二光學透明材料的外側設置光學增透膜，所述第二液晶盒的第一片光學透明材料的外側為光學拋光面，第一片光學透明材料的內側從內到外依次設有光學增透膜、透明電極和非導電材料薄膜，該非導電材料薄膜覆蓋除通光孔徑以外的部分以及一個約I毫米寬連接到該光學透明材料薄片邊緣的通道，用于為多余的液晶材料提供一個出口，并與第二液晶盒的第二片光學透明材料的內側構成一個空腔用于設置液晶材料，該透明電極與可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路相連接。
8.根據權利要求3所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述的第一液晶盒的第二片光學透明材料與第二液晶盒的第一片光學透明材料的安裝方式為使用光學透明折射率匹配膠粘接在一起，并使得第一反射鏡和第二反射鏡保持平行以形成法布里-珀羅腔。
9.根據權利要求3所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述的液晶材料采用的是向列相型液晶，該液晶材料的厚度為幾微米至十幾微米。
10.根據權利要求3所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述的可調諧法布里-珀羅濾波器的驅動電路是一種頻率為從一千赫茲到幾千赫茲的方波脈沖電路，脈沖電壓幅度從O伏到5伏可調。
11.根據權利要求I所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述可調諧法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍大于所述可調諧聲光濾波器的濾波帶寬的半寬度。
12.根據權利要求I所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述可調諧聲光濾波器是一種窄帶、非同軸雙折射型聲光濾波器，其一級衍射將入射光分為兩個偏振態(tài)相互垂直并形成一定的夾角的線偏振光。
13.根據權利要求I或12所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述可調諧聲光濾波器由可調諧聲光濾波器的驅動電路驅動，該可調諧聲光濾波器的驅動電路與激光器控制電路相連接；所述可調諧聲光濾波器的驅動電路是一種頻率從幾兆赫茲到幾百兆赫茲的頻率和功率可調射頻信號發(fā)生器。
14.根據權利要求I所述的一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其特征在于所述激光器控制電路通過泵浦電路與寬帶激光增益介質相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非偏振光輸出的可調諧激光器，其主要技術特點是包括第一反射鏡、寬帶激光增益介質、可調諧法布里-珀羅濾波器、可調諧聲光濾波器、第二反射鏡、第三反射鏡和激光器控制電路；寬帶激光增益介質發(fā)出的寬帶光束通過可調諧法布里-珀羅濾波器濾波后，再經過可調諧聲光濾波器濾波，其一級衍射光束分成兩束偏振態(tài)相互垂直的偏振光，可調諧聲光濾波器的零級衍射光束作為激光器的輸出光束。本發(fā)明實現了在較寬頻譜范圍內對激光器的輸出光進行連續(xù)、快速和精密的調諧，具有無機械移動部件、電子調諧速度快、性能穩(wěn)定可靠、尺寸小、易于安裝及生產等特點，可廣泛用在激光器、光學測試、光纖通訊、生物、醫(yī)療器械和光纖傳感器網絡等領域中。
文檔編號H01S3/107GK102820611SQ201210325418
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權日2012年9月5日
發(fā)明者高培良 申請人:天津奇譜光電技術有限公司