一種f-p電光調(diào)q倍頻激光的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]激光的光譜特性和高能量密度決定了其應(yīng)用的廣泛。電光調(diào)Q激光是獲取高功率密度激光的一種最常用方法，在激光應(yīng)用中占據(jù)極為龐大的份額。為了滿足各種應(yīng)用要求，激光器的覆蓋光譜范圍需要不斷擴(kuò)展，激光非線性過程成為重要而有效的手段。電光調(diào)Q的非線性激光器成為激光研制的重要部分，但是現(xiàn)有的多數(shù)技術(shù)路線盡管并不復(fù)雜，卻在激光器的緊湊設(shè)計和小型化發(fā)展方面存在很大障礙，尤其是電氣系統(tǒng)的高壓要求使得設(shè)計難度極高，對各類材料要求嚴(yán)茍利用電光調(diào)制的Fabry-Perot (F-P)干涉儀對激光器進(jìn)行調(diào)制將能大大降低所需的調(diào)制電壓，從而使激光器的設(shè)計難度減小。以此為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種F-P電光調(diào)Q倍頻激光器，其核心是以同時具備電光效應(yīng)和非線性光學(xué)效應(yīng)的晶體制備F-P干涉儀，使之能夠同時完成電光調(diào)制和非線性光學(xué)轉(zhuǎn)換過程，降低電氣系統(tǒng)要求，簡化激光器設(shè)計，從而實(shí)現(xiàn)激光器的緊湊化設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于以同時具有電光效應(yīng)和非線性光學(xué)效應(yīng)的晶體制作可用于激光調(diào)制的Fabry-Perot(F-P)標(biāo)準(zhǔn)具，使之能夠?qū)す馄鬟M(jìn)行電光調(diào)制并將基頻激光轉(zhuǎn)換為倍頻激光。
[0004]在激光器的小型化設(shè)計中，以單一器件同時擔(dān)負(fù)幾種功能是十分有利的，對于節(jié)約成本也是很有幫助的。有些晶體材料同時具有非線性光學(xué)效應(yīng)和電光效應(yīng)，因而可以將電光調(diào)制和非線性轉(zhuǎn)換集中到單一器件上完成。故此，以具有非線性效應(yīng)和電光效應(yīng)的晶體制作F-P電光調(diào)Q倍頻器件，并將該器件置于基頻激光諧振腔的輸出端，構(gòu)成電光調(diào)Q倍頻激光。激光工作介質(zhì)受到注入能量栗浦時，在激光諧振腔內(nèi)形成基頻激光振蕩，F(xiàn)_P電光調(diào)Q倍頻器件通過電光效應(yīng)對基頻激光進(jìn)行電光調(diào)制，在一定驅(qū)動電壓下獲得窄脈沖基頻激光輸出；輸出的基頻激光通過F-P電光調(diào)Q倍頻器件，其在該器件內(nèi)的傳播方向與對應(yīng)的倍頻方向重合，當(dāng)基頻激光的功率密度超過非線性效應(yīng)的轉(zhuǎn)換閾值時，基頻激光轉(zhuǎn)換為倍頻激光。本發(fā)明中的基頻激光工作介質(zhì)為激光晶體、激光玻璃、激光陶瓷、激光光纖和激光染料，F(xiàn)-P電光調(diào)Q倍頻器件采用非線性光學(xué)晶體制作。
[0005]本發(fā)明的設(shè)計原則為:選擇合適的晶體材料，其同時具備非線性光學(xué)效應(yīng)和電光的效應(yīng)，由基頻激光確定光在晶體中的倍頻方向以及電光調(diào)制的方式，使倍頻方向與電光調(diào)制時基頻激光的傳播方向重合；以電光調(diào)制時基頻激光的傳播方向?yàn)榉ň€，將晶體加工成F-P標(biāo)準(zhǔn)具，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具雙面鍍上對基頻激光高反射的介質(zhì)膜，與激光工作介質(zhì)、偏振器件等構(gòu)成基頻激光振蕩腔，并在標(biāo)準(zhǔn)具上施加調(diào)制電場，由電場的電壓變化來改變基頻激光通過F-P標(biāo)準(zhǔn)具的通過率，以輸出窄脈沖、高功率密度的基頻激光，即電光調(diào)Q脈沖基頻激光;通過F-P標(biāo)準(zhǔn)具的電光調(diào)Q脈沖激光隨后被反射鏡反射回F-P標(biāo)準(zhǔn)具并沿對應(yīng)的倍頻方向傳播，完成非線性光學(xué)轉(zhuǎn)換。
[0006]本發(fā)明的一種典型具體技術(shù)路線為(見說明書附圖1):選擇合適的晶體材料(NM)，對基頻激光(V)來說，該晶體可以采用橫向電光調(diào)制方式，使橫向電光調(diào)制時激光光路能與基頻激光(V)的倍頻方向重合，以該倍頻方向?yàn)榉ň€，將晶體(匪)加工成F-P標(biāo)準(zhǔn)具;設(shè)計的F-P電光調(diào)Q倍頻激光置于冷卻平臺(Cu)上，冷卻平臺(Cu)能夠保證激光工作介質(zhì)(LM)和晶體(NM)工作于合適的溫度范圍中，冷卻平臺(Cu)的材質(zhì)為良導(dǎo)體，以作為電光調(diào)制的電極；F-P電光調(diào)Q倍頻激光的軸線為(I)，在冷卻平臺(Cu)上依次排列激光工作介質(zhì)(LM)、光學(xué)偏振器件(PL)、晶體(NM)和輸出鏡(M)，它們的軸線均與軸線(I)重合，第一平面(Π)為激光工作介質(zhì)(LM)的輸入端面，該面鍍膜對栗浦光(IP)增透、對基頻激光(V)全反射，第二平面(f2)為激光工作介質(zhì)(LM)的另一端面，該面鍍膜對栗浦光(IP)全反、對基頻激光(V)增透，第三平面(f3)、第四平面(f4)為光學(xué)偏振器件(PL)的兩個端面，它們鍍上介質(zhì)膜使基頻激光(V)完全透過，第五平面(f5)為晶體(NM)的第一端面，其鍍膜對基頻激光(V)高反、對倍頻激光(2v)全反，第六平面(f6)為晶體(匪)的第二端面，其鍍膜對基頻激光(V)高反、對倍頻激光(2v)增透，第七平面(f7)為輸出鏡(M)的端面，其鍍膜對基頻激光(V)全反、對對倍頻激光(2￥)增透，平面(0)至(€7)分別與軸線(1)相交于點(diǎn)&、13、(3、(1、6、匕8，晶體(匪)的第一端面(f5)和第二端面(f6)相平行且對基頻激光(V)高反，能形成F-P干涉，以之作為電光調(diào)Q開關(guān)，采用橫向調(diào)制方式，施加的電場方向垂直于軸線(I)，因此在晶體(NM)的側(cè)面鍍上電極(AN)，相對的另一側(cè)電極由冷卻平臺(Cu)兼任。以激光工作介質(zhì)(LM)、光學(xué)偏振器件(PL)和晶體(NM)構(gòu)成基頻激光電光調(diào)Q振蕩腔，腔的兩端分別為平面(fl)和(f6)，栗浦光(IP)由a—b注入激光工作介質(zhì)(LM)，使激活離子產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在粒子躍迀過程有與基頻激光(V)頻率相同的光輻射沿a—b—c傳播，到達(dá)光學(xué)偏振器件(PL)，此時只有選定偏振態(tài)的光輻射能夠通過并沿c—d—e行進(jìn)，施加一定的電場使晶體(NM)處于關(guān)閉狀態(tài)時，這時與基頻激光(V)頻率相同的光輻射將被鍍有高反膜的平面(f5)和(f6)分別于點(diǎn)e、f處反射回腔內(nèi)，只有少量的光輻射能進(jìn)入晶體(匪)，無法形成激光倍頻轉(zhuǎn)換。光在腔內(nèi)沿a—e(f)—a不斷循環(huán)，在通過激光工作介質(zhì)(LM)時增益放大，最終形成具有一定偏振態(tài)的基頻激光(V)振蕩。瞬間改變晶體(匪)上的橫向調(diào)制電場，使基頻激光(V )在通過晶體(匪)時受到電光效應(yīng)作用，當(dāng)滿足干涉條件時，晶體(NM)對基頻激光(V)來說處于高透過狀態(tài)，基頻激光(V)輸出進(jìn)入晶體(匪)，由于基頻激光(V)在晶體(匪)中的傳播光路e—f即為對應(yīng)的倍頻方向，其偏振態(tài)也滿足倍頻轉(zhuǎn)換的條件，只要激光功率密度超過倍頻轉(zhuǎn)換閾值就能獲得倍頻激光(2V)。基頻激光(V)和倍頻激光(2v)混合的光束到達(dá)輸出鏡(M)，前者被平面(f7)反射回腔內(nèi)，后者直接通過形成光輸出(OP)。
[0007]本發(fā)明中，激光工作介質(zhì)(LM)可以采用端面栗浦方式，也能以側(cè)面栗浦方式運(yùn)轉(zhuǎn)；晶體(匪)加工的F-P標(biāo)準(zhǔn)具，能夠以橫向電光調(diào)制或縱向電光調(diào)制方式對基頻激光(V)進(jìn)行調(diào)制，以獲得調(diào)Q激光輸出。
[0008]本發(fā)明中的F-P電光調(diào)Q倍頻激光，以具有電光效應(yīng)和非線性光學(xué)效應(yīng)的晶體加工而成的F-P標(biāo)準(zhǔn)具為核心，有以下的基本特征:
1、，以電光調(diào)制的F-P標(biāo)準(zhǔn)具與激光工作介質(zhì)、光學(xué)偏振器件和輸出鏡構(gòu)成電光調(diào)Q倍頻激光，該F-P標(biāo)準(zhǔn)具使用同時具有非線性光學(xué)效應(yīng)和電光效應(yīng)的晶體制作，其通光面法線為選擇的基頻激光所對應(yīng)的倍頻方向，能以橫向電光調(diào)制或縱向電光調(diào)制方式工作。
[0009]2、激光工作介質(zhì)為激光晶體、激光陶瓷、激光玻璃、激光光纖或者激光染料。
[0010]3、激光工作介質(zhì)采用端面栗浦方式或者側(cè)面栗浦方式。
[0011]4、F-P 標(biāo)準(zhǔn)具采用 KTP、LN、KN、BBO、KDP、KD*P、RTP、RTA 或者 CSBO 晶體制作。
【附圖說明】
[0012]圖1、一種F-P電光調(diào)Q倍頻激光示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]1、532nm 電光調(diào) Q 倍頻激光(Nd: YV04+KTP)
以KTP晶體加工F-P標(biāo)準(zhǔn)具，Nd: YV04激光晶體為激光工作介質(zhì)，選擇的基頻激光為1064nm，對應(yīng)KTP晶體的相位匹配方向?yàn)?Θ = 90 °，Φ = 23.6 °)，此方向即為F-P標(biāo)準(zhǔn)具的通光面法線方向，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具使用橫向電光調(diào)制方式，808nmLD激光以端面栗浦方式注入Nd:YV04激光晶體，在F-P標(biāo)準(zhǔn)具上施加合適電場，當(dāng)F-P標(biāo)準(zhǔn)具對1064nm處于高通過狀態(tài)時，KTP晶體內(nèi)產(chǎn)生倍頻激光并輸出。
[0014]2、532nm 電光調(diào) Q 倍頻激光(Nd:YV04+LN)
以LN晶體加工F-P標(biāo)準(zhǔn)具，Nd: YV04激光晶體為激光工作介質(zhì)，選擇的基頻激光為1064nm，確定LN晶體的相位匹配方向，以此方向?yàn)镕-P標(biāo)準(zhǔn)具的通光面法線方向，F(xiàn)_P標(biāo)準(zhǔn)具使用橫向電光調(diào)制方式，808nmLD激光以端面栗浦方式注入Nd: YVO4激光晶體，在F-P標(biāo)準(zhǔn)具上施加合適電場，當(dāng)F-P標(biāo)準(zhǔn)具對1064nm處于高通過狀態(tài)時，LN晶體內(nèi)產(chǎn)生倍頻激光并輸出。
[0015]3、532nm 電光調(diào) Q 倍頻激光(Nd: YAG+KTP)
以KTP晶體加工F-P標(biāo)準(zhǔn)具，Nd: YAG激光晶體為激光工作介質(zhì)，選擇的基頻激光為1064nm，確定KTP晶體的相位匹配方向，以此方向?yàn)镕-P標(biāo)準(zhǔn)具的通光面法線方向，F(xiàn)_P標(biāo)準(zhǔn)具使用橫向電光調(diào)制方式，808nmLD激光以端面栗浦方式注入Nd: YAG激光晶體，在F-P標(biāo)準(zhǔn)具上施加合適電場，當(dāng)F-P標(biāo)準(zhǔn)具對1064nm處于高通過狀態(tài)時，KTP晶體內(nèi)產(chǎn)生倍頻激光并輸出。
[0016]4、473nm 電光調(diào) Q 倍頻激光(Nd: YV04+BB0)
以BBO晶體加工F-P標(biāo)準(zhǔn)具，Nd: YV04激光晶體為激光工作介質(zhì)，選擇的基頻激光為946nm，確定BBO晶體的相位匹配方向，以此方向?yàn)镕-P標(biāo)準(zhǔn)具的通光面法線方向，F(xiàn)_P標(biāo)準(zhǔn)具使用橫向電光調(diào)制方式，808nmLD激光以端面栗浦方式注入Nd: YVO4激光晶體，在F-P標(biāo)準(zhǔn)具上施加合適電場，當(dāng)F-P標(biāo)準(zhǔn)具對946nm處于高通過狀態(tài)時，BBO晶體內(nèi)產(chǎn)生倍頻激光并輸出。
【主權(quán)項】
1.一種F-P構(gòu)型電光調(diào)Q倍頻激光，其特征在于:以電光調(diào)制的F-P標(biāo)準(zhǔn)具與激光工作介質(zhì)、光學(xué)偏振器件和輸出鏡構(gòu)成電光調(diào)Q倍頻激光，該F-P標(biāo)準(zhǔn)具使用同時具有非線性光學(xué)效應(yīng)和電光效應(yīng)的晶體制作，其通光面法線為選擇的基頻激光所對應(yīng)的倍頻方向，能以橫向電光調(diào)制或縱向電光調(diào)制方式對基頻激光進(jìn)行調(diào)制，并將沿倍頻方向通過的基頻激光轉(zhuǎn)換為倍頻激光。2.如權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于:激光工作介質(zhì)為激光晶體、激光陶瓷、激光玻璃、激光光纖或者激光染料。3.如權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于:激光工作介質(zhì)采用端面栗浦方式或者側(cè)面栗浦方式。4.如權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于:F-P標(biāo)準(zhǔn)具采用KTP、LN、KN、BBO、KDP、KD*P、RTP、RTA或者CSBO晶體制作。
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計的F-P構(gòu)型電光調(diào)Q倍頻激光，是以具有非線性效應(yīng)和電光效應(yīng)的晶體制作F-P電光調(diào)Q倍頻器件，并將該器件置于基頻激光諧振腔的輸出端，構(gòu)成電光調(diào)Q倍頻激光。激光工作介質(zhì)受到注入能量泵浦時，在激光諧振腔內(nèi)形成基頻激光振蕩，F(xiàn)-P電光調(diào)Q倍頻器件通過電光效應(yīng)對基頻激光進(jìn)行電光調(diào)制，在一定驅(qū)動電壓下獲得窄脈沖基頻激光輸出；輸出的基頻激光通過F-P電光調(diào)Q倍頻器件，其在該器件內(nèi)的傳播方向與對應(yīng)的倍頻方向重合，當(dāng)基頻激光的功率密度超過非線性效應(yīng)的轉(zhuǎn)換閾值時，基頻激光轉(zhuǎn)換為倍頻激光。
【IPC分類】H01S3/109, H01S3/115
【公開號】CN105655862
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張楊, 黃凌雄, 陳偉
【申請人】福建福晶科技股份有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年4月20日