本發(fā)明涉及調(diào)Q激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自穩(wěn)定被動(dòng)調(diào)Q激光器。

背景技術(shù)：

為了滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)、激光醫(yī)療、軍事應(yīng)用及基礎(chǔ)科學(xué)研究等領(lǐng)域?qū)φ}寬、高峰值功率脈沖激光的需求，調(diào)Q技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其通過(guò)控制諧振腔的損耗因子(或Q值)按照一定規(guī)律變化，在泵浦激勵(lì)的開(kāi)始階段，使諧振腔具有高損耗(低Q值)，令激光器具有高閾值而無(wú)法產(chǎn)生激光振蕩，注入的能量逐漸積累至較高水平。而后在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻，使腔的損耗因子突然降低(高Q值)，閾值隨之降低至較低水平，此時(shí)積累的能量將在極短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榧す饽芰?，形成一個(gè)窄脈寬、高峰值功率激光脈沖輸出。

調(diào)Q方法通常分為主動(dòng)調(diào)Q和被動(dòng)調(diào)Q，被動(dòng)調(diào)Q是在腔內(nèi)設(shè)置可飽和吸收體，利用其飽和吸收效應(yīng)周期性控制諧振腔損耗來(lái)獲得脈沖輸出。當(dāng)泵浦過(guò)程開(kāi)始時(shí)，可飽和吸收體吸收系數(shù)大，諧振腔損耗較大，激光器無(wú)法建立振蕩。隨著增益介質(zhì)中能量的積累，自發(fā)輻射逐漸增強(qiáng)，到一定程度時(shí)，可飽和吸收體的吸收系數(shù)將顯著下降，使激光器中增益大于損耗，開(kāi)始由自發(fā)輻射中建立起激光振蕩。隨著振蕩帶來(lái)的光強(qiáng)增加，可飽和吸收體的吸收系數(shù)將進(jìn)一步明顯下降，反過(guò)來(lái)促使激光光強(qiáng)更迅猛的增加，于是產(chǎn)生了激光不斷加強(qiáng)的雪崩過(guò)程，形成激光脈沖輸出。此種方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、脈寬更窄的特點(diǎn)，并且其不需要高壓驅(qū)動(dòng)源，成本低，可靠性以及系統(tǒng)兼容性較高，可廣泛應(yīng)用于高精度三維成像、環(huán)境探測(cè)、微細(xì)加工等領(lǐng)域。

然而，對(duì)于普通的被動(dòng)調(diào)Q激光器而言，由于其脈沖依靠可飽和吸收體損耗的變化產(chǎn)生，與自身強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)，并從自發(fā)輻射中建立，故增益介質(zhì)自發(fā)輻射噪聲與泵浦光強(qiáng)度波動(dòng)易對(duì)此過(guò)程造成影響，進(jìn)而使激光器輸出脈沖的間隔時(shí)間及脈沖能量極易抖動(dòng)，限制了激光器性能的提高，不利于實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種依靠自身的脈沖調(diào)控來(lái)提高輸出穩(wěn)定性的被動(dòng)調(diào)Q激光器，解決了傳統(tǒng)被動(dòng)調(diào)Q激光器穩(wěn)定性易受增益介質(zhì)自發(fā)輻射噪聲與泵浦光強(qiáng)度波動(dòng)影響的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種自穩(wěn)定被動(dòng)調(diào)Q激光器，包括激光泵浦源、增益介質(zhì)、可飽和吸收體、輸出腔鏡、分光鏡、衰減器、光纖延遲器以及全反射鏡；

增益介質(zhì)、可飽和吸收體及輸出腔鏡從左到右依次共光軸放置構(gòu)成諧振腔，吸收激光泵浦源輸出的能量，產(chǎn)生并輸出被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光；

分光鏡表面鍍制對(duì)應(yīng)諧振腔輸出激光波長(zhǎng)的部分透過(guò)率膜層，分光鏡將諧振腔輸出激光的一部分透射，并作為調(diào)Q激光器的輸出端輸出，將另一部分截取并反射向激光脈沖反饋器，所述的激光脈沖反饋器由衰減器、光纖延遲器以及全反射鏡從左到右依次共光軸放置構(gòu)成；同時(shí)可將經(jīng)脈沖反饋器反饋處理后輸出的激光的一部分截取并反射回諧振腔；

激光脈沖反饋器將分光鏡截取并反射來(lái)的諧振腔輸出的激光脈沖延遲一段時(shí)間并進(jìn)行能量衰減后，再經(jīng)由分光鏡反饋回諧振腔，在諧振腔的下一個(gè)輸出脈沖由自發(fā)輻射形成前重新進(jìn)入諧振腔，以取代自發(fā)輻射，在自身的基礎(chǔ)上建立新的激光振蕩，形成新的下一個(gè)被動(dòng)調(diào)Q脈沖并輸出腔外。

所述激光泵浦源為半導(dǎo)體激光二極管。

所述增益介質(zhì)為固體增益介質(zhì)，將能量?jī)?chǔ)存于其中，用于產(chǎn)生與放大腔內(nèi)振蕩激光；增益介質(zhì)靠近泵浦源的一側(cè)鍍有針對(duì)泵浦光的高增透膜層以及針對(duì)振蕩激光的高反射膜層，形成諧振腔反射鏡。

所述可飽和吸收體為固體介質(zhì)或液體介質(zhì)，用于在諧振腔內(nèi)產(chǎn)生被動(dòng)調(diào)Q激光脈沖輸出。

輸出腔鏡為凹面鏡或平面鏡，面向增益介質(zhì)的一面鍍制針對(duì)振蕩激光的部分透過(guò)膜層以及針對(duì)泵浦光的高透射膜層，用于耦合輸出腔內(nèi)激光，并過(guò)濾未被增益介質(zhì)吸收的泵浦光。

衰減器由一組中性密度濾光片組成。

全反射鏡為平面鏡，面向光纖延遲器的一側(cè)表面鍍制針對(duì)諧振腔輸出激光波長(zhǎng)的高反射膜層。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明提供的這種自穩(wěn)定被動(dòng)調(diào)Q激光器，諧振腔以被動(dòng)調(diào)Q方式輸出激光脈沖，被分光鏡截取一部分并作為信號(hào)注入脈沖反饋器，經(jīng)合適的時(shí)間延遲和能量衰減后，在諧振腔的下一個(gè)脈沖由自發(fā)輻射形成前重新進(jìn)入諧振腔，取代自發(fā)輻射。諧振腔將在這個(gè)信號(hào)的基礎(chǔ)上建立新的激光振蕩，形成新的下一個(gè)被動(dòng)調(diào)Q脈沖輸出腔外。如此循環(huán)往復(fù)，將形成一系列激光器自身控制下的脈沖序列輸出。由于每個(gè)脈沖都是在上一個(gè)脈沖的基礎(chǔ)上建立起來(lái)，由上一個(gè)脈沖的一部分作為“種子”形成振蕩，而不是由自發(fā)輻射形成，故脈沖不易受增益介質(zhì)自發(fā)輻射噪聲與泵浦光強(qiáng)度波動(dòng)的影響，脈沖時(shí)間間隔及能量穩(wěn)定性可得以有效提高。并且此穩(wěn)定性提高過(guò)程為激光器自身行為，不需外加復(fù)雜的控制設(shè)備，較大地拓展了激光器的應(yīng)用范圍。

附圖說(shuō)明

為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說(shuō)明如下，其中：

圖1為本發(fā)明一種自穩(wěn)定被動(dòng)調(diào)Q激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1示出了本發(fā)明提出的自穩(wěn)定被動(dòng)調(diào)Q激光器的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，該激光器包括：激光泵浦源1、增益介質(zhì)2、可飽和吸收體3、輸出腔鏡4、分光鏡5、衰減器6、光纖延遲器7以及全反射鏡8。

其中激光泵浦源1位于增益介質(zhì)2的一側(cè)，將滿(mǎn)足一定空間分布的、特定波長(zhǎng)的泵浦光射入增益介質(zhì)，用于向增益介質(zhì)提供激勵(lì)能量，維持激光器運(yùn)轉(zhuǎn)，泵浦光的光譜需與增益介質(zhì)的吸收光譜相匹配，以實(shí)現(xiàn)較好的吸收率。

其中增益介質(zhì)2、可飽和吸收體3以及輸出腔鏡4依次同軸放置于光路上，構(gòu)成被動(dòng)調(diào)Q激光器諧振腔。增益介質(zhì)2靠近激光泵浦源1的表面鍍制針對(duì)振蕩激光的全反射膜層以及針對(duì)泵浦光的高增透膜層，以作為諧振腔的全反射鏡與泵浦光的輸入鏡；增益介質(zhì)2可吸收泵浦光，并將能量?jī)?chǔ)存于其中，用于產(chǎn)生與放大腔內(nèi)振蕩激光?？娠柡臀阵w3由具有可飽和吸收效應(yīng)的晶體或液體構(gòu)成，其吸收系數(shù)隨著入射到其上光強(qiáng)的增加而減小，用于在諧振腔內(nèi)產(chǎn)生被動(dòng)調(diào)Q激光脈沖輸出。輸出腔鏡4為凹面鏡或平面鏡，面向增益介質(zhì)的一面鍍制針對(duì)振蕩激光的部分透過(guò)膜層以及針對(duì)泵浦光的高透射膜層，用于耦合輸出腔內(nèi)激光，并過(guò)濾未被增益介質(zhì)吸收的泵浦光。

其中衰減器6，光纖延遲器7以及全反射鏡8依次放置于光路上，構(gòu)成激光脈沖反饋器。衰減器6由一組中性密度濾光片組成，通過(guò)增減其中的濾光片，可以按比例對(duì)透過(guò)的激光進(jìn)行定標(biāo)衰減，以獲得滿(mǎn)足所需能量要求的激光脈沖；光纖延遲器由一根特定長(zhǎng)度的光纖組成，可使輸出激光脈沖在其中獲得特定的時(shí)間延遲，延遲時(shí)間由光纖長(zhǎng)度及光在該光纖介質(zhì)中的光速?zèng)Q定。全反射鏡8為平面鏡，面向光纖延遲器7的一側(cè)表面鍍制針對(duì)諧振腔輸出激光波長(zhǎng)的高反射膜層，以使激光可以反向輸出此脈沖反饋器。

所述分光鏡5表面鍍制對(duì)應(yīng)諧振腔輸出激光波長(zhǎng)的部分透過(guò)率膜層，用于將諧振腔輸出激光的一部分輸出激光器，將另一部分截取并反射向脈沖反饋器；同時(shí)可將脈沖反饋器輸出激光的一部分截取并反射回激光諧振腔。

在激光器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，諧振腔以被動(dòng)調(diào)Q方式輸出激光脈沖，被分光鏡5截取了一部分并作為信號(hào)注入脈沖反饋器，經(jīng)合適的時(shí)間延遲和能量衰減后，在諧振腔的下一個(gè)輸出脈沖由自發(fā)輻射形成前重新進(jìn)入諧振腔，取代自發(fā)輻射。諧振腔將在這個(gè)信號(hào)的基礎(chǔ)上建立新的激光振蕩，形成新的下一個(gè)被動(dòng)調(diào)Q脈沖輸出腔外。如此循環(huán)往復(fù)，將形成一系列激光器自身控制下的脈沖序列輸出。由于每個(gè)脈沖都是在上一個(gè)脈沖的基礎(chǔ)上建立起來(lái)，由上一個(gè)脈沖的一部分作為“種子”形成振蕩，而不是由彼此無(wú)關(guān)的自發(fā)輻射形成，故脈沖不易受增益介質(zhì)自發(fā)輻射噪聲與泵浦光強(qiáng)度波動(dòng)的影響，脈沖時(shí)間間隔及能量穩(wěn)定性可得以有效提高。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。