被動(dòng)鎖模自拉曼激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明領(lǐng)域?qū)儆诩す忸I(lǐng)域，具體而言，涉及被動(dòng)鎖模自拉曼激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]拉曼介質(zhì)的受激拉曼散射技術(shù)作為一種拓展激光器輸出光譜的有效工具，具有轉(zhuǎn)換效率高、波長(zhǎng)選擇范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，波長(zhǎng)范圍覆蓋紫外到近紅外，大大拓寬了激光的應(yīng)用前景。稀土摻雜的釩酸鹽晶體可以同時(shí)作為激光晶體和拉曼晶體，實(shí)現(xiàn)自拉曼受激振蕩，這樣的拉曼激光器減少了腔內(nèi)的光學(xué)元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換效率高，但由于使用一塊晶體，所以對(duì)腔模的優(yōu)化比較困難。
[0003]同時(shí)，由于受激拉曼散射的閾值較高，因此具有脈寬窄、峰值功率密度高等特點(diǎn)的超短脈沖激光作為受激拉曼散射過程中的基頻光，是產(chǎn)生受激拉曼激光的最佳選擇之一。超短脈沖激光在光纖通訊、醫(yī)學(xué)、超精細(xì)微加工、時(shí)間分辨光譜和非線性光學(xué)等方面具有很大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景?？娠柡臀阵w被動(dòng)鎖模是獲得短脈沖非常有效的方法。
[0004]鎖模脈沖的建立依賴于可飽和吸收體上的脈沖穩(wěn)定作用。然而相關(guān)技術(shù)中，當(dāng)鎖模過程和共振受激拉曼散射過程同時(shí)發(fā)生時(shí)，拉曼轉(zhuǎn)換和脈沖穩(wěn)定作用之間相互抑制影響。拉曼轉(zhuǎn)換所消耗光子數(shù)會(huì)大大減弱基頻光的強(qiáng)度，導(dǎo)致鎖模過程脈沖穩(wěn)定性的降低。除此之外，當(dāng)拉曼轉(zhuǎn)換發(fā)生在基頻光脈沖中心時(shí)，脈沖中心強(qiáng)度相對(duì)于脈沖兩翼會(huì)大大衰減，這將導(dǎo)致脈沖寬度的增大，進(jìn)一步影響鎖模脈沖的產(chǎn)生和拉曼轉(zhuǎn)換效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種被動(dòng)鎖模自拉曼激光器，以解決上述的問題。
[0006]在本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種被動(dòng)鎖模自拉曼激光器，包括:泵浦源耦合系統(tǒng)、泵浦耦合腔鏡、激光增益介質(zhì)、被動(dòng)鎖模器件、反射腔鏡和拉曼光輸出鏡；光路為:從泵浦源耦合系統(tǒng)發(fā)出泵浦光，經(jīng)過泵浦耦合腔鏡聚焦，入射激光增益介質(zhì)的A面，出射激光增益介質(zhì)的B面，激光增益介質(zhì)吸收泵浦光后粒子數(shù)發(fā)生反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生受激輻射，受激輻射在反射腔鏡、泵浦耦合腔鏡和被動(dòng)鎖模器件構(gòu)成的諧振腔內(nèi)形成振蕩，并被被動(dòng)鎖模器件非線性吸收放大，形成超短脈沖的基頻光；另一方面，基頻光經(jīng)激光增益介質(zhì)時(shí)發(fā)生受激拉曼散射效應(yīng)，產(chǎn)生拉曼光，經(jīng)由B面，在反射腔鏡、A面及拉曼光輸出鏡構(gòu)成的拉曼耦合腔內(nèi)振蕩放大后，由拉曼光輸出鏡輸出。
[0007]優(yōu)選的，在上述的被動(dòng)鎖模自拉曼激光器中，增加了兩個(gè)平凹折疊腔鏡，光路改變?yōu)?從泵浦源耦合系統(tǒng)發(fā)出泵浦光，經(jīng)過泵浦耦合腔鏡聚焦，入射A面，出射B面，激光增益介質(zhì)吸收泵浦光后粒子數(shù)發(fā)生反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生受激輻射，受激輻射在反射腔鏡、泵浦耦合腔鏡、兩個(gè)平凹折疊腔鏡和被動(dòng)鎖模器件構(gòu)成的諧振腔內(nèi)形成振蕩，并被被動(dòng)鎖模器件非線性吸收放大，形成超短脈沖的基頻光；另一方面，基頻光經(jīng)激光增益介質(zhì)時(shí)發(fā)生受激拉曼散射效應(yīng)，產(chǎn)生拉曼光，經(jīng)由B面，在反射腔鏡、A面及拉曼光輸出鏡構(gòu)成的拉曼耦合腔內(nèi)振蕩放大后，由拉曼光輸出鏡輸出Ο
[0008]優(yōu)選的，激光增益介質(zhì)為摻稀土離子的釩酸鹽晶體。
[0009]優(yōu)選的，激光增益介質(zhì)為Nd:YV04晶體，Nd3+摻雜濃度為0.05at.%—2.0at.%，例如為 0.3at.%。
[0010]優(yōu)選的，A面為0.5° —5。楔角拋光鍍膜，B面為0°拋光鍍膜。
[0011]優(yōu)選的，A面對(duì)泵浦光和基頻光高透射，對(duì)拉曼光高反射；B面對(duì)基頻光和拉曼光高透射。
[0012]優(yōu)選的，A面對(duì)808nm光和1064nm光高透射，對(duì)1176nm光高反射；B面對(duì)1064nm光和1176nm光高透射。
[0013]優(yōu)選的，泵浦耦合腔鏡對(duì)泵浦光高透射、對(duì)基頻光高反射；反射腔鏡對(duì)基頻光和拉曼光高反射；拉曼光輸出鏡對(duì)基頻光高反射、對(duì)拉曼光有設(shè)定的透過率。
[0014]優(yōu)選的，泵浦耦合腔鏡對(duì)808nm光高透射、對(duì)1064nm光高反射；反射腔鏡對(duì)1064nm光和1176nm光高反射；拉曼光輸出鏡對(duì)1064nm光高反射、對(duì)1176nm光有設(shè)定的透過率。
[0015]上述實(shí)施例的激光器解決了現(xiàn)有鎖模自拉曼激光器由于鎖模過程和受激拉曼散射過程同時(shí)發(fā)生所引起的超短脈沖變寬和穩(wěn)定性降低的問題，獲得了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、腔內(nèi)損耗小、穩(wěn)定性高的技術(shù)效果。
[0016]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本公開。
【附圖說明】
[0017]此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的鎖模自拉曼激光器的示意圖；
[0019]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的鎖模自拉曼激光器的示意圖；
[0020]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鎖模自拉曼激光器的激光增益介質(zhì)中的光路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的鎖模自拉曼激光器的示意圖，包括:泵浦源耦合系統(tǒng)1、泵浦耦合腔鏡3、激光增益介質(zhì)2、被動(dòng)鎖模器件6、反射腔鏡7和拉曼光輸出鏡8 ;光路為:從泵浦源耦合系統(tǒng)1發(fā)出泵浦光，經(jīng)過泵浦耦合腔鏡3聚焦，入射激光增益介質(zhì)2的A面，出射激光增益介質(zhì)2的B面，激光增益介質(zhì)2吸收泵浦光后粒子數(shù)發(fā)生反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生受激輻射，受激輻射在反射腔鏡7、泵浦耦合腔鏡3和被動(dòng)鎖模器件6構(gòu)成的諧振腔內(nèi)形成振蕩，并被被動(dòng)鎖模器件6非線性吸收放大，形成超短脈沖的基頻光；另一方面，基頻光經(jīng)激光增益介質(zhì)2時(shí)發(fā)生受激拉曼散射效應(yīng)，產(chǎn)生拉曼光，經(jīng)由B面，在反射腔鏡7、A面及拉曼光輸出鏡8構(gòu)成的拉曼f禹合腔內(nèi)振蕩放大后，由拉曼光輸出鏡8輸出。
[0023]針對(duì)相關(guān)技術(shù)的鎖模自拉曼激光器由于鎖模過程和受激拉曼散射過程同時(shí)發(fā)生，引起超短脈沖變寬和穩(wěn)定性降低的問題，本優(yōu)選實(shí)施例由兩個(gè)耦合腔構(gòu)成，鎖模過程和受激拉曼散射過程分別獨(dú)立，從而解決了上述的問題。
[0024]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的鎖模自拉曼激光器的示意圖，相對(duì)于圖1的實(shí)施例，增加了兩個(gè)平凹折疊腔鏡4、5,光路改變?yōu)?從泵浦源耦合系統(tǒng)1發(fā)出泵浦光，經(jīng)過泵浦耦合腔鏡3聚焦，入射A面，出射B面，激光增益介質(zhì)2吸收泵浦光后粒子數(shù)發(fā)生反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生受激輻射，受激輻射在反射腔鏡7、泵浦耦合腔鏡3、兩個(gè)平凹折疊腔鏡4、5和被動(dòng)鎖模器件6構(gòu)成的諧振腔內(nèi)形成振蕩，并被被動(dòng)鎖模器件6非線性吸收放大，形成超短脈沖的基頻光；另一方面，基頻光經(jīng)激光增益介質(zhì)2時(shí)發(fā)生受激拉曼散射效應(yīng)，產(chǎn)生拉曼光，經(jīng)由B面，在反射腔鏡7、A面及拉曼光輸出鏡8構(gòu)成的拉曼耦合腔內(nèi)振蕩放大后，由拉曼光輸出鏡8輸出。
[0025]本實(shí)施例因?yàn)樵黾恿藘蓚€(gè)平凹折疊腔鏡4和5,因此可以通過調(diào)整兩個(gè)平凹折疊腔鏡4和5的位置來靈活方便地調(diào)整基頻光光斑大小。由被動(dòng)鎖模器件中可飽和吸收體本身的特性決定，作用在可飽和吸收體上的脈沖能量必須在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，才能達(dá)到穩(wěn)定的鎖模。因此，對(duì)于單一的鎖模過程，通過調(diào)節(jié)腔型結(jié)構(gòu)及腔長(zhǎng)等，來改變可飽和吸收體上的光斑大小，可以達(dá)到其上合適的能量值。當(dāng)鎖模過程和受激拉曼散射過程同時(shí)發(fā)生時(shí)，由于兩過程的相互抑制影響，如上述【背景技術(shù)】中所述。故只有當(dāng)拉曼轉(zhuǎn)換僅發(fā)生在基頻光脈沖的兩翼時(shí)，穩(wěn)定的鎖模才能實(shí)現(xiàn)，這就要求對(duì)基頻光和拉曼光脈沖的時(shí)間交疊可進(jìn)行自由調(diào)諧。本優(yōu)選實(shí)施例的激光器系統(tǒng)由兩個(gè)耦合腔構(gòu)成，并且其腔長(zhǎng)均能獨(dú)立調(diào)整。通過分別優(yōu)化兩諧振腔結(jié)構(gòu)，將晶體置于腔內(nèi)功率密度最高的地方來獲得較高的拉曼轉(zhuǎn)換效率，且晶體上的基頻光和拉曼光腔模能達(dá)到很好的匹配。同時(shí)，調(diào)整其中一個(gè)腔長(zhǎng)改變光的往返時(shí)間，從而改變基頻光和拉曼光脈沖的時(shí)間交疊,最終使可飽和吸收體調(diào)制基頻光脈沖前沿，而拉曼轉(zhuǎn)換調(diào)制基頻光脈沖后沿，這將使得在保證鎖模脈沖穩(wěn)定性的同時(shí)，大幅減小基頻光的脈沖寬度。
[0026]優(yōu)選的，激光增益介質(zhì)2為摻稀土離子的釩酸鹽晶體。
[0027]優(yōu)選的，激光增益介質(zhì)2為Ν(1:Υν〇0θΗ體，