本發(fā)明屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種基于液晶調(diào)諧的光放大芯片激光器裝置。

背景技術(shù)：

激光器在量子頻標(biāo)、原子物理、基礎(chǔ)物理及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均具有廣泛應(yīng)用。特別是在遠距離光纖通訊、原子的激光冷卻以及原子鐘等領(lǐng)域的研究中均要求激光器能輸出功率大且中心頻率穩(wěn)定的激光，這就要求激光器不僅能產(chǎn)生大功率激光并且有較好的穩(wěn)定性和可靠性。

傳統(tǒng)外腔激光器，輸出的激光功率低，必須通過光放大器系統(tǒng)實現(xiàn)激光功率的放大，這就要求將激光器系統(tǒng)與光放大系統(tǒng)配合使用，這在無形中就增加光學(xué)元器件的使用數(shù)量，不僅提高了系統(tǒng)成本，并且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，在一定程度上降低了系統(tǒng)可靠性及穩(wěn)定性。同時傳統(tǒng)外腔激光器是通過壓電陶瓷來調(diào)諧外腔長度，增加了運動部件，對激光器穩(wěn)定性有一定的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述激光器的缺點，提供一種小型化、成本低、可靠性好的液晶調(diào)諧的大功率外腔激光器。

解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：在箱體左右側(cè)壁上加工有出光孔，箱體底部中間設(shè)置有光放大芯片，光放大芯片左側(cè)光出射方向設(shè)置有第二準(zhǔn)直鏡、右側(cè)光出射方向設(shè)置有第一準(zhǔn)直鏡，第二準(zhǔn)直鏡左側(cè)光出射方向設(shè)置有選模器件，選模器件左側(cè)光出射方向設(shè)置有多波液晶可變延遲器，多波液晶可變延遲器左側(cè)光出射方向設(shè)置有聚焦透鏡，聚焦透鏡左側(cè)光出射方向設(shè)置有全反射鏡，第一準(zhǔn)直鏡右側(cè)光出射方向設(shè)置有凸柱透鏡，凸柱透鏡右側(cè)光出射方向設(shè)置有凹柱透鏡，箱體的頂部設(shè)置有頂蓋。

本發(fā)明的全反射鏡與凸柱透鏡的平面構(gòu)成激光諧振腔，第一準(zhǔn)直鏡、第二準(zhǔn)直鏡位于諧振腔內(nèi)。

本發(fā)明的光放大芯片左側(cè)發(fā)光面和右側(cè)發(fā)光面真空交替蒸鍍6～14層二氧化硅和二氧化鋯增透膜。

本發(fā)明的第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為1～6mm，雙凸透鏡的鏡面上真空蒸鍍12～18層二氧化鋯或二氧化硅增透膜；所述的選模器件(5)是帶寬小于100GHz、刻線密度為400～800l/mm的透射光柵或透過率為85％～95％法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具；所述的多波液晶可變延遲器的延遲范圍為60nm～6λ，表面真空蒸鍍有8～16層二氧化鋯增透膜，增透膜范圍350～1700nm；所述的聚焦透鏡為雙凸透鏡，焦距為10～20mm，曲率半徑為5.5mm；所述的全反射鏡為平面鏡，全反射鏡的鏡面上真空交替蒸鍍有2～8層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜；所述的凸柱透鏡為平凸透鏡，平凸透鏡的左側(cè)為凸面、右側(cè)為平面，凸面的曲率半徑為14～18mm，凸柱透鏡左側(cè)的平面上真空交替蒸鍍12～20氟化鎂和氟化鈣部分反射膜或真空交替蒸鍍12～18層二氧化硅和氟化鎂部分反射膜，凸柱透鏡右側(cè)的曲上真空蒸鍍8～14層二氧化鋯和二氧化硅增透膜；所述的凹柱透鏡為平凹透鏡，平凹透鏡的左側(cè)為平面、右側(cè)為凹面，右側(cè)曲率半徑為2～6mm，焦距為4～10mm，凹柱透鏡左側(cè)的平面上真空蒸鍍8～14層二氧化鋯和二氧化硅增透膜。

本發(fā)明的第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑相同，雙凸透鏡的鏡面上真空蒸鍍12～18層二氧化鋯或二氧化硅增透膜。

本發(fā)明的第一準(zhǔn)直鏡和第二準(zhǔn)直鏡為雙凸透鏡，第二準(zhǔn)直鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑以及所鍍增透膜的材料和層數(shù)與第一準(zhǔn)直鏡相同。

由于本發(fā)明采用了光放大芯片產(chǎn)生激光并進行放大，將激光放大系統(tǒng)和激光器系統(tǒng)相組合，較大程度地縮小了產(chǎn)生大功率激光所用系統(tǒng)的體積，降低了激光器的產(chǎn)品成本。同時采用液晶可變延遲器來調(diào)諧激光器腔長，使得激光器內(nèi)無運動部件，提高了激光器的穩(wěn)定性和可靠性。采用聚焦透鏡構(gòu)成“貓眼”外腔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高可靠性抗振外腔，提高了激光器的抗振性能。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小，產(chǎn)品成本低、可靠性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可在原子冷卻、遠距離光信息傳輸?shù)燃夹g(shù)領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、凹柱透鏡；2、凸柱透鏡；3、第一準(zhǔn)直鏡；4、光放大芯片；5、第二準(zhǔn)直鏡；6、選模器件；7、多波液晶可變延遲器；8、聚焦透鏡；9、全反射鏡；10、頂蓋；11、箱體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。

實施例1

在圖1中，本實施例的液晶調(diào)諧的大功率外腔激光器包括：

在箱體11的左右兩側(cè)壁上加工有出光孔，箱體11的底部中心位置用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接安裝有光放大芯片4，光放大芯片4左側(cè)發(fā)光面和右側(cè)發(fā)光面真空交替蒸鍍10層二氧化硅和二氧化鋯增透膜，能產(chǎn)生中心波長為375～1550nm的激光作為種子光，在箱體11的底部光放大芯片4的左側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有第二準(zhǔn)直鏡4，第二準(zhǔn)直鏡4為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為4.5mm，第二準(zhǔn)直鏡4的鏡面上真空蒸鍍14層二氧化鋯增透膜。在箱體11的底部第二準(zhǔn)直鏡5的左側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有選模器件6，選模器件6帶寬為50GHz、刻線密度為800l/mm的透射光柵或透過率為90％的法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具。在箱體11的底部第二準(zhǔn)直鏡5左端用螺紋緊固連接件固定安裝有多波液晶可變延遲器7，多波液晶可變延遲器7延遲范圍為600nm，表面真空蒸鍍有12層二氧化鋯增透膜，增透膜范圍1000nm；工作波長650nm～1050nm，延遲均勻性小于λ/50，采用相列晶體材料制作。多波液晶可變延遲器7通過改變電壓使得自身折射率發(fā)生改變從而使得激光相位變化，實現(xiàn)激光器諧振腔長的調(diào)諧。在箱體11的底部多波液晶可變延遲器7左側(cè)光出射方向用螺紋緊固連接件固定安裝有聚焦透鏡8，聚焦透鏡8為雙凸透鏡，焦距為18.4mm，曲率半徑為5.5mm，在箱體11的底部聚焦透鏡8左端用螺紋緊固連接件固定安裝有全反射鏡9，全反射鏡9為平面鏡，全反射鏡9的鏡面上真空交替蒸鍍有4層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜。光放大芯片4與電源接通產(chǎn)生激光，做為種子光，種子光由光放大芯片4左側(cè)發(fā)光面和右側(cè)發(fā)光面向左側(cè)出射，經(jīng)第二準(zhǔn)直鏡5整形成截面為橢圓形的光束，入射到選模器件6，通過改變選模器件6的角度來對種子光進行選模。選模后的種子光入射到多波液晶可變延遲器7，種子光經(jīng)聚焦透鏡8將光匯聚到全反射鏡9后，經(jīng)全反射鏡9反射后按原光路反射進入光放大芯片4進行放大。

在箱體11的底部光放大芯片4的右側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有第一準(zhǔn)直鏡3，第一準(zhǔn)直鏡3為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為4.5mm，第一準(zhǔn)直鏡3的鏡面上真空蒸鍍14層二氧化鋯增透膜。在箱體11的底部第一準(zhǔn)直鏡3的右側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有凸柱透鏡2，凸柱透鏡2為平凸透鏡，平凸透鏡的左側(cè)為平面、右側(cè)為凸面，凸面的曲率半徑為15mm，凸柱透鏡2左側(cè)的平面上真空交替蒸鍍16層氟化鎂和氟化鈣部分反射膜或真空交替蒸鍍16層二氧化硅和氟化鎂部分反射膜，凸柱透鏡2右側(cè)的曲上真空蒸鍍11層二氧化鋯和二氧化硅增透膜，制作凸柱透鏡2的材料為N-BK7，在箱體11的底部凸柱透鏡2的右側(cè)光出射方向上用螺紋緊固連接件固定聯(lián)接安裝有凹柱透鏡1，凹柱透鏡1為平凹透鏡，平凹透鏡的左側(cè)為平面、右側(cè)為凹面，凹面的曲率半徑為3.3mm，焦距為6.3mm，凹柱透鏡1左側(cè)的平面上真空蒸鍍11層二氧化鋯和二氧化硅增透膜，全反射鏡9與凹柱透鏡1的平面構(gòu)成激光諧振腔，第一準(zhǔn)直鏡3、第二準(zhǔn)直鏡5位于諧振腔內(nèi)，箱體11的頂部用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有頂蓋10，頂蓋10用硬鋁加工而成。

實施例2

在上述實施例1中，本實施例的光放大芯片4左側(cè)發(fā)光面和右側(cè)發(fā)光面真空交替蒸鍍6層二氧化硅和二氧化鋯增透膜；第一準(zhǔn)直鏡3為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為1mm，第一準(zhǔn)直鏡3的鏡面上真空蒸鍍12層二氧化鋯增透膜；第二準(zhǔn)直鏡4為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為1mm，第二準(zhǔn)直鏡4的鏡面上真空蒸鍍12層二氧化鋯增透膜。選模器件6帶寬為20GHz、刻線密度為400/mm的透射光柵或透過率為85％的法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具，多波液晶可變延遲器7延遲范圍為3λ，表面真空蒸鍍有8層二氧化鋯增透膜，增透膜范圍350nm；聚焦透鏡8為雙凸透鏡，焦距為10mm，曲率半徑為5.5mm；全反射鏡9的鏡面上真空交替蒸鍍有2層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜；凸柱透鏡2為平凸透鏡，平凸透鏡的左側(cè)為平面、右側(cè)為凸面，凸面的曲率半徑為14mm，凸柱透鏡2左側(cè)的平面上真空交替蒸鍍12層氟化鎂和氟化鈣部分反射膜或真空交替蒸鍍12層二氧化硅和氟化鎂部分反射膜，凸柱透鏡2右側(cè)的曲上真空蒸鍍8層二氧化鋯和二氧化硅增透膜；凹柱透鏡1為平凹透鏡，平凹透鏡的左側(cè)為平面、右側(cè)為凹面，凹面的曲率半徑為2mm、焦距為4mm，凹柱透鏡1左側(cè)的平面上真空蒸鍍8層二氧化鋯和二氧化硅增透膜，其余各零部件以及零部件的連接關(guān)系與實施例1完全相同。

實施例3

在上述實施例1中，本實施例的光放大芯片4左側(cè)發(fā)光面和右側(cè)發(fā)光面真空交替蒸鍍14層二氧化硅和二氧化鋯增透膜；第一準(zhǔn)直鏡3為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為6mm，第一準(zhǔn)直鏡3的鏡面上真空蒸鍍18層二氧化鋯增透膜；第二準(zhǔn)直鏡4為雙凸透鏡，雙凸透鏡的左凸面和右凸面的曲率半徑為6mm，第二準(zhǔn)直鏡4的鏡面上真空蒸鍍18層二氧化鋯增透膜。選模器件6帶寬為80GHz、刻線密度為8001/mm的透射光柵或透過率為95％的法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具，多波液晶可變延遲器7延遲范圍為6λ，表面真空蒸鍍有16層二氧化鋯增透膜，增透膜范圍1700nm；聚焦透鏡8為雙凸透鏡，焦距為20mm，曲率半徑為5.5mm；全反射鏡9的鏡面上真空交替蒸鍍有8層三氧化二鋁和二氧化硅全反膜；凸柱透鏡2為平凸透鏡，平凸透鏡的左側(cè)為平面、右側(cè)為凸面，凸面的曲率半徑為18mm，凸柱透鏡2左側(cè)的平面上真空交替蒸鍍20層氟化鎂和氟化鈣部分反射膜或真空交替蒸鍍18層二氧化硅和氟化鎂部分反射膜，凸柱透鏡2右側(cè)的曲上真空蒸鍍14層二氧化鋯和二氧化硅增透膜；凹柱透鏡1為平凹透鏡，平凹透鏡的左側(cè)為平面、右側(cè)為凹面，凹面的曲率半徑為6mm、焦距為10mm，凹柱透鏡1左側(cè)的平面上真空蒸鍍14層二氧化鋯和二氧化硅增透膜，其余各零部件以及零部件的連接關(guān)系與實施例1完全相同。

實施例4

在以上實施例1～3中，在第一準(zhǔn)直鏡3和第二準(zhǔn)直鏡5的鏡面上真空蒸鍍的增透膜為二氧化硅，增透膜的層數(shù)與相應(yīng)的實施例相同。其它零部件以及零部件的連關(guān)系與實施例1相同。

本發(fā)明的工作原理如下：

光放大芯片4與電源接通產(chǎn)生激光，做為種子光，種子光由光放大芯片4左右兩側(cè)的發(fā)光面向左端出射，經(jīng)第二準(zhǔn)直鏡5整形成截面為橢圓形的光束，入射到選模器件6，通過改變選模器件6的角度來對種子光進行選模。選模后的種子光入射到多波液晶可變延遲器7，通過改變電壓使多波液晶可變延遲器7折射率發(fā)生改變使光程發(fā)生延遲，完成激光器諧振腔長的調(diào)諧。通過多波液晶可變延遲器7的光入射到全反射鏡9按原光路反射返回進入光放大芯片4中進行放大，經(jīng)放大后的激光從光放大芯片4的右側(cè)發(fā)光面出射，入射光經(jīng)第一準(zhǔn)直鏡3整形成截面為橢圓形的激光束，激光入射凸柱透鏡2，凹柱透鏡1左側(cè)平面與全反射鏡9的反射面構(gòu)成整個激光器的諧振外腔，得到窄線寬的激光。凸柱透鏡2左側(cè)平面位于第一準(zhǔn)直鏡3的焦點處，保證激光可以有效反射回諧振外腔，激光經(jīng)凸柱透鏡2后入射進凹柱透鏡1，經(jīng)凹柱透鏡1整形出射。