專利名稱:脈沖碰撞雙鎖模激光器的制作方法
本發(fā)明屬于受激發(fā)射器件領(lǐng)域。
1974年美國科學(xué)家詹(C.K.CHAN)等人發(fā)表了氬離子激光同步泵染料激光系統(tǒng)(a)。在該系統(tǒng)中，首先利用聲光調(diào)制器將氬離子激光鎖模，然后用氬離子激光的鎖模脈沖序列同步泵染料激光器，實(shí)現(xiàn)染料激光器的鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。1981年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的?？?R.L.FORK)等人(b)發(fā)表了脈沖碰撞鎖模(COOLIDING PULSE MODE-LOCKING，簡稱CPM)激光器，在該激光器中，利用相反方向傳播的光脈沖在可飽和吸收體處相干疊加的效應(yīng)，對染料激光器進(jìn)行鎖模。1983年，庫克(D.KüHLKE)等人(c)發(fā)表了直腔氬離子激光脈沖碰撞鎖模激光器，在氬離子激光器中實(shí)現(xiàn)了CPM運(yùn)轉(zhuǎn)目前國內(nèi)外普遍采用的氬激光同步泵染料激光系統(tǒng)，存在兩個(gè)缺點(diǎn)一是氬離子激光器首先用聲光調(diào)制器鎖模，使得該激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且存在腔長和聲光調(diào)制頻率的失配問題;二是氬離子激光器和被其泵浦的染料激光器分別為獨(dú)立的兩個(gè)諧振腔，存在兩個(gè)腔長的失配問題，因此對調(diào)整和環(huán)境條件要求較嚴(yán)格，經(jīng)常造成輸出脈寬和功率的不穩(wěn)定性。福克等人發(fā)表的CPM染料激光器，由于氬離子激光器為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)激光器，用其泵染料激光器的效率很低。庫克等人發(fā)表的直腔CPM氬離子激光器，由于其脈沖強(qiáng)度不對稱，未能實(shí)現(xiàn)染料的鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的目的在于克服上述三種激光器的各自的缺點(diǎn)，并首次實(shí)現(xiàn)了氬離子和染料在同一腔中的CPM運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的激光系統(tǒng)諧振腔系由四個(gè)曲面鏡組成。氬離子放電管置于兩個(gè)大曲率半徑的反射鏡之間，染料噴流置于兩個(gè)小曲半徑反射鏡的焦點(diǎn)處。染料若井明6G溶于介質(zhì)乙二醇中，既作為氬離子激光鎖模的可飽和吸收介質(zhì)，又是染料激光器的增益介質(zhì)，其濃度在10-4～10-2克分子濃度(M/L)。沿相反方向傳播的氬離子激光脈沖和染料激光脈沖各自在染料噴流處相撞。由于兩個(gè)脈沖的相干性和同步性，在兩個(gè)脈沖疊加的區(qū)域內(nèi)形成光場強(qiáng)度的空間周期分布。由于染料分子對光場的吸收，造成了粒子數(shù)分布的空間周期分布，稱為瞬態(tài)粒子數(shù)分布“光柵”。該“光柵”的形成過程，即染料的漂白過程造成了對氬離子激光的被動(dòng)鎖模。已經(jīng)被漂白的染料，其處于上能級的分子相對于另一下能級(與吸收氬離子激光的下能級不同)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，因此造成與該對能級相對應(yīng)的受激輻射，形成染料激光。由于該染料作為氬離子激光的被動(dòng)鎖模介質(zhì)和染料激光的增益介質(zhì)，同時(shí)共用同一上能級，因此染料激光和氬離子激光之間存在著很強(qiáng)的耦合效應(yīng)，該效應(yīng)使得氬激光和染料激光的脈沖寬度都得到進(jìn)一步地壓縮。
由于本發(fā)明可產(chǎn)生幾個(gè)微微秒(10-12秒)到亞微微秒(10-13秒)的激光脈沖，因此可用于對原子分子的快速馳豫過程的研究，該項(xiàng)研究還可用于化學(xué)能量轉(zhuǎn)移過程、生物中信息傳遞過程、植物中光合作用的研究。另外，該發(fā)明還可為近幾年發(fā)展起來的微微秒光電子學(xué)及高比特光導(dǎo)纖維通訊的研究提供一新的手段。本發(fā)明與國內(nèi)外目前通用的鎖模氬離子激光器同步泵浦染料激光系統(tǒng)相比，省掉了聲光調(diào)制器及其高頻驅(qū)動(dòng)電源，將原來的由五面反射鏡構(gòu)成的兩個(gè)獨(dú)立的諧振腔簡化為四面反射鏡構(gòu)成的一個(gè)諧振腔，因此該發(fā)明的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性更優(yōu)越，成本可降低三分之一。由于本發(fā)明采用了腔內(nèi)泵浦方式，沒被染料吸收的那部分光仍然留在腔內(nèi)，沒有損失掉，因此轉(zhuǎn)換效率可提高30%以上。由于本發(fā)明采用了CPM技術(shù)，脈沖寬度變窄，峰值功率提高，因此在上述幾個(gè)領(lǐng)域的研究中有著廣泛的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
該發(fā)明的激光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理見圖1.(1)和(2)為大曲率半徑反射鏡，其曲率半徑R1＝R2＞3米。(3)和(4)為小曲半徑反射鏡，其曲率半徑R3＝R4＜10厘米。反射鏡(1)(3)(4)在510～620毫微米譜帶內(nèi)的反射率大于99.5%，反射鏡(2)對于580～620毫微米譜帶內(nèi)的反射率大于95%，而對于514.5毫微米其反射率大于99%。激光束在鏡(1)(2)(3)(4)處的夾角θ1，θ2，θ3，θ4分別相等，并小于30°。各反射鏡間的距離分別為l1，l2，l3，和l4，并且l2＝l4，l3＝R3＝R4。(5)為氬離子放電管。(6)為氬離子放電管電源。(7)為染料若丹明6G的噴流，其厚度為100μm，呈布儒斯特角放置。
權(quán)利要求
1.一種脈沖碰撞鎖模激光器的鎖模方法，其特征是在一個(gè)環(huán)形腔中同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種波長的脈沖碰撞雙鎖模。
2.按照權(quán)利要求
1所說的方法，其特征在于氣體激光介質(zhì)和染料激光介質(zhì)的結(jié)合。
3.按照權(quán)利要求
2所說的方法，其特征是氬離子氣體激光介質(zhì)和染料激光介質(zhì)的結(jié)合。
4.按照權(quán)利要求
3，其特征在于染料為若丹明6G。
5.一種鎖模激光器，它具有環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，該腔由反射鏡(1)(2)(3)(4)組成，其曲率半徑分別為R1，R2，R3，R4。各反射鏡間的距離分別為l1，l2，l3，l4。激光在各個(gè)反射鏡處的夾角分別為θ1，θ2，θ3，θ4，其特征在于R1＝R2，R3＝R4，l2＝l4，l3＝R3θ1＝θ2＝θ3＝θ4＜30°。反射鏡(1)和(2)之間放置氣體增益介質(zhì)，鏡(3)和(4)之間放置染料溶液。
6.按照權(quán)利要求
5，其特征在于氣體增益介質(zhì)為氬離子，染料為若丹明6G。
7.按照權(quán)利要求
5，其特征在于染料溶液從一個(gè)噴嘴中噴出，噴嘴厚度為10～500μm。
8.按照權(quán)利要求
6，染料若丹明6G溶于乙二醇溶劑中。
9.按照權(quán)利要求
8，若丹明6G的染料溶液濃度為10-4～10-2克分子(M/l)。
專利摘要
本發(fā)明為脈沖碰撞雙鎖模激光器，屬于受激發(fā)射器件領(lǐng)域。該項(xiàng)發(fā)明是將脈沖碰撞鎖模技術(shù)與腔內(nèi)同步泵浦技術(shù)相結(jié)合的一種同時(shí)可在兩個(gè)波長鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)的激光系統(tǒng)。與氬離子鎖模激光同步泵浦染料激光系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性高、脈沖寬度窄、轉(zhuǎn)換效率高以及成本低廉等特點(diǎn)。該發(fā)明可用于激光光譜學(xué)、非線性光學(xué)、微微秒光電子學(xué)和光導(dǎo)纖維的研究。
文檔編號(hào)H01S3/098GK85100026SQ85100026
公開日1985年12月20日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者王清月, 邢岐榮 申請人:天津大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan