一种实现激光频率差可调的方法及其激光器的制作方法

xiaoxiao2020-8-1  4

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专利名称:一种实现激光频率差可调的方法及其激光器的制作方法
技术领域
本发明涉及激光器领域,尤其涉及一种实现激光频率差可调的方法及其单 纵模微片激光器。
背景技术
正交偏振双频激光器在精密测量应用中发挥着重要的作用,其原理是通过 被测量对象使正交偏振双频激光器内部光束性质发生改变,如频率(纵模)个 数的改变、频率差的改变、光的偏振特性的改变、模的竟争强度的改变来测量 一些物理量。比如基于频率分裂激光器两偏振光竟争的位移测量、基于频率分 裂激光器两偏振光回馈的位移测量、直接利用波片形成频率分裂的波片相位延 迟测量、基于频率分裂对腔内双折射大小敏感性的位移测量、角度测量、振动 测量、压强测量、/磁场测量等等。
典型的双频激光器包括塞曼双频激光器和双折射双频激光器。塞曼双频激
光器左旋光和右旋光的频差不能大于3MHz,原因是只有磁场增大时,频差才 能增加,但磁场增加到一定程度时,左旋光和右旋光的中心频率的间隔太大, 以至于两光的增益线完全分离,由于两中心频率不能同时对一个腔模进行模牵 引,也就无法将一个频率牵引成两个频率。而与塞曼双频激光器有频差上限相 反,驻波He-Ne双折射双频激光器的输出频差有一个下限一一其频差不能小于 40MHz。这是由于模竟争引起的,频差大于40MHz时,在两个正交偏振模之间存 在激烈的模竟争,从而导致其中一个模式熄灭而不能产生频差。因此,在 4MHz-30MHz之间存在着空白,而对于双频激光干涉仪的快速测量,正是在这段 频差范围内比较适合。因此,为了获得相应的频差,国际上做了大量的研究,
包括电光频移双频激光器、应力双折射双频激光器、等间隔频率分裂超短腔长
He-Ne激光器等等。这些方案都使系统变得复杂,装调增加了难度,稳定性受到影响。

发明内容
'为解决上述问题,因此本发明提出一种小型的、装调较容易的LD泵浦、频 率差可调的单纵才勤鼓片激光器。
本发明是通过如下技术方案实现的
本发明的一种实现激光频率差可调的方法,是通过两个不同的泵浦点光源 泵浦激光器,使泵浦功率基本相等,通过调节泵浦功率差,可以获得所需的激 光频率差。
进一步的,所述的激光器是一片单纵模微片激光器。两个泵浦光源泵浦在 该搛片激光器上不同区域。
或者,所述的激光器是两片独立的单纵冲莫微片激光器。更进一步,所述的 两片独立的单纵模微片激光器可以都是结构和厚度完全相同的微片激光器。也 可以是不完全相同的两片微片激光器。
更进一步的,所述的单纵模微片激光器的激光腔是由激光增益介质、激光 非线性介质以及其它光学介质组成的微型激光腔。所述的所述的单纵模微片激 光器的激光腔通过胶合、分子键合力等方式对光学介质进行粘结、加工而成。 '进一步的,所述的两个泵浦点光源由同一个LD激光泵浦源通过偏振元件或
分束元件获得。
或者,所述的两个泵浦点光源由两个不同的LD激光泵浦源获得。 本发明可以通过如下4种实施方式实现激光频率差可调的单纵才臭微片激光器。
第一实施方式
一个LD激光泵浦源的出射光束经过一个准直透镜和一个1/2波片后入射至 一个Walk-off晶体,Walk-off晶体出射的第一光束直接经由第一聚焦透镜后入 射至单纵模激光腔;Walk-off晶体出射的第二光束经过另一个1/2波片再经由 第二聚焦透镜后入射至单纵才莫激光腔。 第二实施方式
第一 LD激光泵浦源的出射光束经过第一准直透镜和第一聚焦透镜后入射至 单纵模激光腔;第二 LD激光泵浦源的出射光束经过第二准直透镜和第二聚焦透 镜后入射至单纵模激光腔。 第三实施方式
一个LD激光泵浦源的出射光束经过一个准直透4fe后入射至一个Walk-off 晶体,Walk-off晶体出射的第一光束直接经由聚焦透镜后入射至单纵模激光腔; Walk-off晶体出射的第二光束经过一个PBS棱镜,与Walk-off晶体出射的第二 光束垂直方向的另一 LD激光泵浦源的出射光束经过一个准直透镜后也入射至 PBS棱镜,PBS棱镜的出射光束再经由聚焦透镜后入射至单纵模激光腔。 第四实施方式
一个LD激光泵浦源的出射光束经过一个准直透镜后入射至一个分光镜,分 光镜出射的第 一光束直接经由 一个可调衰减器和第 一聚焦透镜后入射至单纵模 激光腔;分光镜反射的第二光束经过一个全反镜再经由第二聚焦透镜后入射至 单纵模激光腔。
本发明采用如上技术方案,具有小型化的、LD泵浦装调较容易的优点,是 一种新型的实现激光频率差可调的方法及其实现频率差可调的单纵模微片激光 器。


图l是本发明第一实施方式的结构示意图; 图2是本发明第二实施方式的结构示意图; 图3是本发明第三实施方式的结构示意图; 图4是本发明第四实施方式的结构示意图。
具体实施例方式
现在结合

具体实施方式
对本发明进一步说明。 本发明的基本工作原理
在微片激光器中,谐振腔镜直接覆盖在Nd:YV04、 Nd: YAG、 Nd: GdV04等晶 体上,改变晶体的温度就可以改变谐振腔长从而改变输出激光的频率,因此输 出频率受到晶体温度的调制。采用热电制冷器(TEC)来控制激光晶体在一定的 温度上,通过改变泵浦功率的大小,可以实现微片激光器的调频。当泵浦光功 率增大时,由于增益介质吸收较多的热能,使微片内部温度升高、腔长变化, 从^改变了激光腔的谐振频率。例如对腔长为lmm的Nd:YAG微片激光器,lmW 的泵浦功率变化引起光学频率变化达到5MHz左右。
如果在单纵模微片激光器上输入两束泵浦光,泵浦到两个泵浦点,形成各 自独立的两个激光腔输出激光,通过调节两束泵浦光的功率差,可以在一定范 围内调节单纵模微片激光器的频率差。由于同一微片有相同厚度,这样两个泵 浦点所获得的单纵模在相同功率泵浦时基本相同或接近,所以当泵浦功率基本 相同时,可在小范围内调节泵浦功率的大小以获得所需的频差。两个泵浦点光 源可以由同一个LD通过偏振元件或分束元件来获得,也可以直接由两个不同的 LD获得。
因此这种LD泵浦的双频单纵模微片激光器可小型化、装调较容易、频率差 可调。
本发明的一种实现激光频率差可调的方法,是通过两个不同的泵浦点光源 泵浦激光器,使泵浦功率基本相等,通过调节泵浦功率差,可以获得所需的激 光频率差。
进一步的,所述的激光器是一片单纵模微片激光器。两个泵浦光源泵浦在 该微片激光器上不同区域。
或者,所述的激光器是两片独立的单纵模微片激光器。更进一步,所述的 两'片独立的单纵模微片激光器可以都是结构和厚度完全相同的微片激光器。也 可以是不完全相同的两片微片激光器。
更进一步的,所述的单纵模微片激光器的激光腔是由激光增益介质、激光 非线性介质以及其它光学介质组成的微型激光腔。所述的所述的单纵模微片激 光器的激光腔通过胶合、分子键合力等方式对光学介质进行粘结、加工而成。
进一步的,所述的两个泵浦点光源由同一个LD激光泵浦源通过偏振元件或
分束元件获得。
'或者,所述的两个泵浦点光源由两个不同的LD激光泵浦源获得。 本发明可以通过如下4种实施方式实现激光频率差可调的单纵才莫孩i片激光器。
第一实施方式
如图1所示, 一个LD激光泵浦源101的出射光束经过一个准直透镜102和 一个l/2波片103后入射至一个Walk-off晶体104, Walk-off晶体104出射的 第一光束直接经由第一聚焦透镜106后入射至单纵模激光腔107; Walk-off晶 体104出射的第二光束经过另一个1/2波片105再经由第二聚焦透镜108后入 射至单纵模激光腔107。
通过旋转波片103使两边泵浦功率出现一定差距,以调节频率差。1/2波片 105使泵浦光再恢复相同偏振。此结构的优点是泵浦光为同一台LD所发出的 光-,尽可能地消除了系统误差。 第二实施方式
如图2所示,第一LD激光泵浦源201的出射光束经过第一准直透镜202和 第一聚焦透镜203后入射至单纵模激光腔204;第二 LD激光泵浦源205的出射 光束经过第二准直透镜206和第二聚焦透镜207后入射至单纵模激光腔204。
这种结构中,对两个激光泵浦要求较高,两个泵浦电源需精密控制。它的 优点是可以不用分束棱镜,结构更简单,直接通过两个LD激光泵浦源电流的 调节来调节频率差,使调节很方便。 第三实施方式
如图3所示, 一个LD激光泵浦源301的出射光束经过一个准直透镜302后 入射至一个Walk-off晶体303, Walk-off晶体303出射的第一光束直接经由聚 焦透镜305后入射至单纵^t激光腔306; Walk-off晶体303出射的第二光束经 过一个PBS棱镜304,与Walk-off晶体303出射的第二光束垂直方向的另一 LD 激光泵浦源307的出射光束经过一个准直透镜308后也入射至PBS棱镜304,PBS 棱镜304的出射光束再经由聚焦透镜309后入射至单纵模激光腔107。
这种结构的优点在于对输出激光的频率差的调节更为方便,且调节范围 也比4支广。 第四实施方式
如图4所示, 一个LD激光泵浦源401的出射光束经过一个准直透镜402后 入射至一个分光镜403,分光镜403出射的第一光束直接经由一个可调衰减器405和第一聚焦透镜406后入射至单纵模激光腔407;分光镜403反射的第二光 束经过一个全反镜4(M再经由第二聚焦透镜408后入射至单纵模激光腔407。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员 应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式 上和细节上可以对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种实现激光频率差可调的方法,其特征在于通过两个不同的泵浦点光源泵浦激光器,使泵浦功率基本相等,通过调节泵浦功率差,可以获得所需的激光频率差。
2. 如权利要求1所述的实现激光频率差可调的方法,其特征在于所述的激光 器是一片单纵才勤效片激光器。
3. 如权利要求l所述的实现激光频率差可调的方法,其特征在于所述的激光 器是两片独立的单纵模微片激光器。
4. 如权利要求3所述的实现激光频率差可调的方法,其特征在于所述的两片 独立的单纵模微片激光器可以都是结构和厚度完全相同的微片激光器。
5. 如权利要求2或3所述的实现激光频率差可调的方法,其特征在于所述的 单纵模微片激光器的激光腔是由激光增益介质、激光非线性介质以及其它光 学介质组成的微型激光腔。
6. 如权利要求5所述的实现激光频率差可调的方法,其特征在于所述的所述的单纵才勤啟片激光器的激光腔通过胶合、分子键合力等方式对光学介质进行 粘结、力口工而成。
7. 如权利要求1所述的实现激光频率差可调的方法,其特征在于所述的两个 泵浦点光源由同一个LD激光泵浦源通过偏振元件或分束元件获得。
8. 如权利要求1所述的实现激光频率差可调的方法,其特征在于所述的两个 泵浦点光源由两个不同的LD激光泵浦源获得。
9. 一种实现激光频率差可调的激光器,其特征在于 一个LD激光泵浦源(101) 的出射光束经过一个准直透镜(102)和一个l/2波片(103)后入射至一个 Walk-off晶体(l(M ), Walk-off晶体(l(M )出射的第一光束直接经由第一 聚焦透镜(106 )后入射至单纵模激光腔(107 ); Walk-off晶体(104 )出射的第二光束经过另一个1/2波片(105)再经由第二聚焦透镜(108)后入射 至单纵模激光腔(107)。
10. —种实现激光频率差可调的激光器,其特征在于第一 LD激光泵浦源(201) 的出射光束经过第一准直透镜(202 )和第一聚焦透镜(203 )后入射至单纵 模激光腔U(M);第二LD激光泵浦源(205 )的出射光束经过第二准直透镜(206 )和第二聚焦透镜(207 )后入射至单纵模激光腔(204 )。
11. 一种实现激光频率差可调的激光器,其特征在于 一个LD激光泵浦源(301) 的出射光束经过一个准直透镜(302 )后入射至一个Walk-off晶体(303 ), Walk-off晶体(303 )出射的第一光束直接经由聚焦透镜(305 )后入射至单 纵模激光腔(306 ); Walk-off晶体(303 )出射的第二光束经过一个PBS棱 镜(304 ),与Walk-off晶体(303 )出射的第二光束垂直方向的另一 LD激 光泵浦源(307 )的出射光束经过一个准直透镜(308 )后也入射至PBS棱镜(3(M ), PBS棱镜(3(M )的出射光束再经由聚焦透镜(309 )后入射至单纵 模激光腔(107)。
12. —种实现激光频率差可调的激光器,其特征在于 一个LD激光泵浦源(401) 的出射光束经过一个准直透镜(402 )后入射至一个分光镜(403 ),分光镜(403 )出射的第一光束直接经由一个可调衰减器(405 )和第一聚焦透镜 (406 )后入射至单纵模激光腔(407 );分光镜(403 )反射的第二光束经过 一个全反镜(404 )再经由第二聚焦透镜(408 )后入射至单纵模激光腔(407 )。
全文摘要
本发明涉及激光器领域,尤其涉及一种实现激光频率差可调的方法及其单纵模微片激光器。本发明的一种实现激光频率差可调的方法,是通过两个不同的泵浦点光源泵浦激光器,使泵浦功率基本相等,通过调节泵浦功率差,可以获得所需的激光频率差。本发明同时公开了利用这种方法实现的4种结构的频率差可调的单纵模微片激光器。本发明采用如上技术方案,具有小型化的、LD泵浦装调较容易的优点,是一种新型的实现激光频率差可调的方法及其实现频率差可调的单纵模微片激光器。
文档编号H01S3/102GK101388521SQ20081007194
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月14日 优先权日2008年10月14日
发明者凌吉武, 卢秀爱, 砺 吴, 英 邱, 陈卫民 申请人:福州高意通讯有限公司

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