一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法。屬于可調(diào)諧激光領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自從激光光源發(fā)明以來(lái)，其單色性好，亮度高的特性為人們的生產(chǎn)及生活帶來(lái)了巨大的便利。隨著激光光源應(yīng)用的日益廣泛，為拓展其應(yīng)用范圍，輸出波長(zhǎng)在一定波段范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)諧的可調(diào)諧激光已成為激光技術(shù)的研究熱點(diǎn)。尤其是在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如遠(yuǎn)距離光譜診斷、同位素分離等方面，對(duì)高重頻、大能量的可調(diào)諧激光光源提出了更高的要求。但目前的可調(diào)諧激光技術(shù)對(duì)于可調(diào)諧激光的高重頻及大能量輸出存在矛盾，二者難以兼顧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的可調(diào)諧激光技術(shù)缺少對(duì)可調(diào)諧激光的高重頻及大能量輸出兼顧的問(wèn)題。現(xiàn)提供一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法。
[0004]—種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法，該方法包括以下步驟:
[0005]步驟一:將高重頻栗浦脈沖激光輸入到時(shí)域調(diào)制裝置進(jìn)行時(shí)域調(diào)制，輸出栗浦脈沖串激光，
[0006]步驟二:輸出的栗浦脈沖串激光經(jīng)過(guò)凹透鏡和凸透鏡組成的光束整形系統(tǒng)對(duì)激光整形后，入射到一號(hào)反射棱鏡上，經(jīng)過(guò)一號(hào)反射棱鏡的折射，入射至染料盒處，染料盒中的染料溶液受栗浦光脈沖激光激發(fā)，入射到輸出耦合鏡、光柵和調(diào)諧鏡構(gòu)成的諧振腔，在諧振腔內(nèi)插入光束擴(kuò)束器，防止腔內(nèi)激光對(duì)光柵產(chǎn)生損壞，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)諧鏡的角度，由輸出耦合鏡輸出的調(diào)諧激光依次經(jīng)過(guò)二號(hào)反射棱鏡和三號(hào)反射棱鏡反射出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光波長(zhǎng)調(diào)諧。
[0007]本發(fā)明的有益效果為:采用電子快門(mén)或電光晶體開(kāi)關(guān)等多種方式對(duì)栗浦脈沖進(jìn)行時(shí)域調(diào)制，輸出栗浦脈沖串激光，栗浦脈沖串激光經(jīng)過(guò)染料盒內(nèi)的溶液的激發(fā)進(jìn)入諧振腔，通過(guò)旋轉(zhuǎn)諧振腔內(nèi)的調(diào)諧鏡的角度，由輸出耦合鏡輸出的栗浦光脈沖激光經(jīng)過(guò)二號(hào)反射棱鏡和三號(hào)反射棱鏡反射出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光波長(zhǎng)調(diào)諧，可根據(jù)實(shí)際可調(diào)諧激光輸出需要對(duì)入射栗浦脈沖串的時(shí)域特性進(jìn)行靈活的調(diào)制。其脈沖串時(shí)間間隔特性取決于電子快門(mén)或電光晶體開(kāi)關(guān)的時(shí)間響應(yīng)特性，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)現(xiàn)狀，最短脈沖間隔可短至微秒量級(jí)。采用該方法可獲得兼顧短脈沖間隔，大脈沖能量的可調(diào)諧激光輸出，脈沖間隔可短至微秒量級(jí)，單脈沖能量可達(dá)毫焦量級(jí)。獲得的栗浦脈沖序列具有相鄰脈沖間隔時(shí)間短，脈沖串整體平均功率低的優(yōu)點(diǎn)，既可保證脈沖峰值處的高峰值功率密度以實(shí)現(xiàn)高效率可調(diào)諧激光轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)又能避免通常的高平均功率對(duì)可調(diào)諧激光系統(tǒng)相關(guān)光學(xué)元件及循環(huán)系統(tǒng)的壓力。同時(shí)采用該方法實(shí)現(xiàn)的可調(diào)諧激光輸出具有高重頻和大能量的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為入射高重頻可調(diào)諧激光脈沖時(shí)間序列圖，附圖標(biāo)記t表示脈沖間隔，附圖標(biāo)記N表示脈沖個(gè)數(shù)；
[0009]圖2為電子光學(xué)快門(mén)隨時(shí)間的開(kāi)閉狀態(tài)圖；
[0010]圖3為可調(diào)諧激光脈沖通過(guò)時(shí)域調(diào)制裝置后，獲得的脈沖時(shí)間序列圖；
[0011]圖4為【具體實(shí)施方式】一所述的一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法的可調(diào)諧激光系統(tǒng)光路圖；
[0012]圖5為染料盒結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]【具體實(shí)施方式】一:參照?qǐng)D1至圖4具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法，該方法包括以下步驟:
[0014]步驟一:將高重頻栗浦脈沖激光輸入到時(shí)域調(diào)制裝置1進(jìn)行時(shí)域調(diào)制，輸出栗浦脈沖串激光，
[0015]步驟二:輸出的栗浦脈沖串激光經(jīng)過(guò)凹透鏡2和凸透鏡3組成的光束整形系統(tǒng)對(duì)激光整形后，入射到一號(hào)反射棱鏡4上，經(jīng)過(guò)一號(hào)反射棱鏡4的折射，入射至染料盒5處，染料盒5中的染料溶液受栗浦光脈沖激光激發(fā)，入射到輸出耦合鏡6、光柵10和調(diào)諧鏡11構(gòu)成的諧振腔，在諧振腔內(nèi)插入光束擴(kuò)束器9，防止腔內(nèi)激光對(duì)光柵產(chǎn)生損壞，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)諧鏡11的角度，由輸出耦合鏡6輸出的調(diào)諧激光依次經(jīng)過(guò)二號(hào)反射棱鏡7和三號(hào)反射棱鏡8反射出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光波長(zhǎng)調(diào)諧。
[0016]本實(shí)施方式中，采用可調(diào)諧激光染料作為工作介質(zhì)，經(jīng)過(guò)調(diào)制的脈沖串栗浦激光經(jīng)凹透鏡和凸透鏡組成的光束整形系統(tǒng)后，正入射至染料盒處。染料盒中激光染料受栗浦光激發(fā)，并在由實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖中由兩面寬帶平面鏡輸出耦合鏡及調(diào)諧鏡所構(gòu)成的平平諧振腔內(nèi)不斷振蕩并被放大，最終增益大于損耗后，可獲得穩(wěn)定的可調(diào)諧激光輸出。輸出耦合鏡、光柵和調(diào)節(jié)鏡構(gòu)成可調(diào)諧激光系統(tǒng)的諧振腔，通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)諧鏡的角度可實(shí)現(xiàn)激光波長(zhǎng)調(diào)諧。同時(shí)，光柵的色散作用還可壓縮激光線寬，獲得窄線寬可調(diào)諧激光輸出。
[0017]為防止腔內(nèi)激光對(duì)光柵的損壞，諧振腔內(nèi)插入光束擴(kuò)束器，同時(shí)腔內(nèi)光束擴(kuò)束還可使光束充滿(mǎn)光柵以提高光柵的分辨率。為減少反射損耗，腔內(nèi)光學(xué)元件都需要鍍?cè)鐾改?。激光調(diào)諧鏡鍍對(duì)染料輸出激光的高反膜反射率R>95 %和對(duì)栗浦激光的增透膜透過(guò)率T>95%0
[0018]由于染料溶液靜態(tài)時(shí)容易被打壞而失效，所以通常將染料置于染料盒中，采用流動(dòng)的染料液體形成循環(huán)系統(tǒng)，可降低染料被加熱時(shí)間，從而提高染料的壽命。根據(jù)染料盒中染料溶液的流動(dòng)方向，這些系統(tǒng)可分為縱向抽運(yùn)流動(dòng)方向和激光方向一致和橫向抽運(yùn)流動(dòng)方向與激光方向垂直?？v向抽運(yùn)時(shí)，染料溶液與腔壁黏滯較強(qiáng)，抽運(yùn)速度大時(shí)容易產(chǎn)生湍流，不利于染料溶液循環(huán)；而橫向抽運(yùn)時(shí)，其流動(dòng)近似為層流，相對(duì)均勻，因此本項(xiàng)目染料放大器可采用橫向抽運(yùn)方式，結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0019]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，時(shí)域調(diào)制裝置采用電子快門(mén)或電光晶體開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。
[0020]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，調(diào)諧鏡11鍍有對(duì)染料輸出激光的高反膜和對(duì)栗浦激光的增透膜，高反膜的反射率R>95%，增透膜的透過(guò)率T>95%。
[0021]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，染料盒5中的染料溶液的流動(dòng)方向同時(shí)與栗浦激光和可調(diào)諧激光傳輸方向垂直。
[0022]本實(shí)施方式中，染料盒設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方體，染料盒5中的染料溶液采用橫向抽運(yùn)的流動(dòng)方向，栗浦光整形成長(zhǎng)條狀的“栗浦線”從染料盒的兩個(gè)側(cè)面入射栗浦激光，其中栗浦光、染料溶液流動(dòng)方向及可調(diào)諧激光振蕩方向之間兩兩相互垂直。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一:將高重頻栗浦脈沖激光輸入到時(shí)域調(diào)制裝置(1)進(jìn)行時(shí)域調(diào)制，輸出栗浦脈沖串激光， 步驟二:輸出的栗浦脈沖串激光經(jīng)過(guò)凹透鏡(2)和凸透鏡(3)組成的光束整形系統(tǒng)對(duì)激光整形后，入射到一號(hào)反射棱鏡(4)上，經(jīng)過(guò)一號(hào)反射棱鏡(4)的折射，入射至染料盒(5)處，染料盒(5)中的染料溶液受栗浦光脈沖激光激發(fā)，入射到輸出耦合鏡￠)、光柵(10)和調(diào)諧鏡(11)構(gòu)成的諧振腔，在諧振腔內(nèi)插入光束擴(kuò)束器(9)，防止腔內(nèi)激光對(duì)光柵產(chǎn)生損壞，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)諧鏡(11)的角度，由輸出耦合鏡(6)輸出的調(diào)諧激光依次經(jīng)過(guò)二號(hào)反射棱鏡(7)和三號(hào)反射棱鏡(8)反射出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光波長(zhǎng)調(diào)諧。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法，其特征在于， 時(shí)域調(diào)制裝置(1)采用電子快門(mén)或電光晶體開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法，其特征在于，調(diào)諧鏡(11)鍍有對(duì)染料輸出激光的高反膜和對(duì)栗浦激光的增透膜，高反膜的反射率R>95%，增透膜的透過(guò)率T>95%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法，其特征在于，染料盒(5)中的染料溶液的流動(dòng)方向同時(shí)與栗浦激光和可調(diào)諧激光傳輸方向垂直。
【專(zhuān)利摘要】一種獲得高重頻、大能量可調(diào)諧激光的方法，涉及可調(diào)諧激光領(lǐng)域。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的可調(diào)諧激光技術(shù)缺少對(duì)可調(diào)諧激光的高重頻及大能量輸出兼顧的問(wèn)題。本發(fā)明對(duì)高重頻泵浦脈沖激光進(jìn)行時(shí)域調(diào)制，輸出泵浦脈沖串激光經(jīng)過(guò)光束整形系統(tǒng)對(duì)激光整形后，入射到一號(hào)反射棱鏡上，經(jīng)過(guò)一號(hào)反射棱鏡的折射，入射至染料盒處，染料盒中的染料溶液受泵浦光脈沖激光激發(fā)，入射到輸出耦合鏡、光柵和調(diào)諧鏡構(gòu)成的諧振腔，在諧振腔內(nèi)插入光束擴(kuò)束器，防止腔內(nèi)激光對(duì)光柵產(chǎn)生損壞，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)諧鏡的角度，由輸出耦合鏡輸出的泵浦光脈沖激光經(jīng)過(guò)二號(hào)反射棱鏡和三號(hào)反射棱鏡反射出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光波長(zhǎng)調(diào)諧。它用于對(duì)高重頻泵浦脈沖激光進(jìn)行調(diào)制。
【IPC分類(lèi)】H01S3/105, H01S3/094
【公開(kāi)號(hào)】CN105390919
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510882979
【發(fā)明人】董志偉, 陳默然, 李旭東, 樊榮偉, 陳德應(yīng), 于欣, 馬欲飛, 閆仁鵬, 周志剛
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月3日