一種Littrow構(gòu)型電光調(diào)Q激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及到一種Littrow構(gòu)型電光調(diào)Q激光器。
【背景技術(shù)】
[0002] 電光調(diào)Q激光是獲得高峰值功率激光輸出的一種有效方式。電光調(diào)Q激光一般由 泵浦源、激光工作介質(zhì)、起偏器、檢偏器、電光Q開關(guān)等構(gòu)成。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種Littrow構(gòu) 型電光調(diào)Q激光器，以Littrow棱鏡作為頻率選擇元件和偏振器，配合電光Q開關(guān)對(duì)選定頻 率和偏振態(tài)的激光進(jìn)彳丁調(diào)制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于利用Littrow棱鏡對(duì)激光進(jìn)行選頻和偏振化，再配合電光Q開 關(guān)對(duì)激光的脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，使激光實(shí)現(xiàn)高峰值功率輸出。
[0004] 電光調(diào)Q激光器借助電光開關(guān)將激光介質(zhì)中積蓄的能量壓縮到極短的瞬間釋放 出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)激光的高峰值功率運(yùn)轉(zhuǎn)，提高激光的能量密度。電光開關(guān)過(guò)程是依靠電光調(diào) 制器來(lái)改變光的偏振狀態(tài)，使之在達(dá)到偏振器時(shí)完全透過(guò)或者隔斷，因此要求光在諧振腔 內(nèi)傳播時(shí)要保持高度偏振，以獲得高的光開關(guān)效率。
[0005] -種Littrow構(gòu)型電光調(diào)Q激光器，包括從左至右依次排列的輸出鏡、激光工作介 質(zhì)、光學(xué)元器件、Littrow棱鏡、電光Q開關(guān)和全反射鏡，所述的Littrow棱鏡由各向異性的 光學(xué)晶體加工而成，包括第一光學(xué)平面和第二光學(xué)平面，其第一光學(xué)平面的法線與激光工 作介質(zhì)的軸線之間形成夾角 a，所述夾角a大小可調(diào)節(jié)；沿激光工作介質(zhì)的軸線方向入射 Littrow棱鏡的單一頻率和偏振態(tài)的光信號(hào)獲得足夠增益形成激光振蕩，最終得到電光調(diào) Q激光的輸出。
[0006] 作為優(yōu)選地，所述第一光學(xué)平面和第二光學(xué)平面表面鍍有介質(zhì)膜。
[0007] 作為優(yōu)選地，所述的激光工作介質(zhì)為激光晶體、激光陶瓷、激光玻璃、氣體或者染 料。
[0008] 作為優(yōu)選地，所述輸出鏡和所述全反射鏡為平面鏡或者曲面鏡，其表面鍍有介質(zhì) 膜。
[0009] 作為優(yōu)選地，使用的電光Q開關(guān)為縱向調(diào)制電光Q開關(guān)或橫向調(diào)制電光Q開關(guān)。
[0010] 作為優(yōu)選地，電光Q開關(guān)所使用的電光晶體鍍有增透介質(zhì)膜。
[0011] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)原則為： 以各向異性光學(xué)晶體制作Littrow棱鏡，由該晶體的光譜參數(shù)、折射率色散方程等確 定Littrow棱鏡的加工參數(shù)，包括晶體切向、棱鏡夾角、光學(xué)加工指標(biāo)等，使棱鏡具備一定 的色散能力，能夠?qū)⒉煌l率的光分離，由于Littrow棱鏡具有自準(zhǔn)直特性，有利于減少諧 振腔損耗和降低激光器調(diào)校難度。根據(jù)輸出激光v +對(duì)工作頻率v和偏振狀態(tài)P+的要 求，Littrow棱鏡以一定姿態(tài)置于激光諧振腔中，Littrow棱鏡第一光學(xué)平面的法線與激 光工作介質(zhì)的軸線成一定角度，而激光工作介質(zhì)的軸線與激光器的輸出鏡相垂直；Littrow 棱鏡第二光學(xué)平面的法線與電光Q開關(guān)的軸線重合，與激光器的全反射鏡相垂直。當(dāng)激光 工作介質(zhì)受到泵浦源激發(fā)產(chǎn)生能級(jí)躍迀時(shí)，只有垂直入射或出射輸出鏡的光有可能保持在 諧振腔內(nèi)傳播而不會(huì)逸出，即光沿著激光工作介質(zhì)的軸線行進(jìn)；而光入射Littrow棱鏡后， 只有選定的v +光能夠滿足自準(zhǔn)直條件，從Littrow棱鏡出射后將垂直入射全反射鏡，之后 再沿原光路返回，通過(guò)在諧振腔內(nèi)的多次往返在激光工作介質(zhì)中獲得足夠的增益來(lái)形成有 效的激光振蕩，其余頻率或偏振態(tài)的光在通過(guò)Littrow棱鏡后，傳播路線將偏離電光Q開關(guān) 的軸線而斜入射全反射鏡，無(wú)法形成激光振蕩；v +光通過(guò)Littrow棱鏡后依次通過(guò)電光Q 開關(guān)、全反射鏡、電光Q開關(guān)，再返回Littrow棱鏡，當(dāng)電光Q開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，v +光兩 次通過(guò)電光調(diào)Q開關(guān)后偏振方向?qū)⑥D(zhuǎn)過(guò)90°，獲得v+光，其在Littrow棱鏡中不滿足自準(zhǔn) 直條件，通過(guò)棱鏡后，其傳播方向偏離激光工作介質(zhì)的軸線，無(wú)法形成有效的激光振蕩，而 電光Q開關(guān)處于開通狀態(tài)時(shí)，v +光兩次通過(guò)電光Q開關(guān)后偏振方向不發(fā)生改變，再次通過(guò) Littrow棱鏡后，傳播方向仍將保持在激光工作介質(zhì)的軸線上，能夠形成有效的激光振蕩。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為一種Littrow構(gòu)型電光調(diào)Q激光器示意圖； 其中，a為輸出鏡，b為激光工作介質(zhì)，c為光學(xué)元器件，d為L(zhǎng)ittrow棱鏡，e為電光Q 開關(guān)，f為全反射鏡，fl為第一光學(xué)平面，f2為第二光學(xué)平面，11為第一光學(xué)平面的法線， 12為第二光學(xué)平面的法線，13為激光工作介質(zhì)的軸線。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 如圖1所示，該Littrow構(gòu)型電光調(diào)Q激光器諧振腔的基本構(gòu)成包括輸出鏡a、激 光工作介質(zhì)b、根據(jù)設(shè)計(jì)要求插入的其它光學(xué)元器件c、Littrow棱鏡d、電光Q開關(guān)e和全 反射鏡f，其中：輸出鏡a和全反射鏡f可以為平面鏡或者曲面鏡，它們的表面根據(jù)設(shè)計(jì)要 求鍍上相應(yīng)的介質(zhì)膜；激光工作介質(zhì)b可以為激光晶體、激光陶瓷、激光玻璃或者染料，能 夠以激光或者其它光源進(jìn)行泵浦，泵浦注入方式為側(cè)面泵浦或者端面泵浦，激光工作介質(zhì)b 的對(duì)稱軸線為激光工作介質(zhì)的軸線13,其與輸出鏡a相垂直；光學(xué)元器件c為根據(jù)激光器 需要插入的各種光學(xué)元器件，包括棱鏡、波片、旋光器件、球面鏡等；Littrow棱鏡d由各向 異性的光學(xué)晶體加工而成，激光在諧振腔內(nèi)傳播時(shí)將通過(guò)第一光學(xué)平面/7和第二光學(xué)平 面/么它們對(duì)應(yīng)的法線方向分別為第一光學(xué)平面的法線77和第二光學(xué)平面的法線7么第一 光學(xué)平面的法線以與激光工作介質(zhì)的軸線間形成夾角a，第一光學(xué)平面的法線以與 第二光學(xué)平面的法線7#間的夾角為0，亦即為第一光學(xué)平面/7和第二光學(xué)平面之 間的夾角，第二光學(xué)平面的法線與全反射鏡f相垂直，第一光學(xué)平面/7和第二光學(xué)平面 士均鍍有合適的介質(zhì)膜；電光Q開關(guān)e的軸線與第二光學(xué)平面的法線合，所使用的 電光晶體鍍有增透介質(zhì)膜。
[0014] 本電光調(diào)Q激光器的工作過(guò)程為： 選擇合適的各向異性光學(xué)晶體加工Littrow棱鏡d，由該晶體的Sellmeier方程得到 相應(yīng)的折射率數(shù)據(jù)，結(jié)合其對(duì)稱特性來(lái)確定棱鏡的加工參數(shù)。將選定的輸出鏡a、激光工作 介質(zhì)b、Littrow棱鏡d、電光Q開關(guān)e和全反射鏡f按照說(shuō)明書附圖1所示構(gòu)建激光器諧 振腔。選定輸出激光v+的工作頻率v和偏振狀態(tài)P+，計(jì)算出激光v +在該棱鏡上滿足自 準(zhǔn)直條件時(shí)的入射角a和折射角0，折射角0等于棱鏡第一光學(xué)平面/7和第二光學(xué)平面 之間的夾角，入射角a由折射率公式來(lái)確定，該公式為：
在圖中以1 - 2 - 3 - 3'一 4 - 1'一 1(5)標(biāo)示了 v+光在該激光器的諧振腔中離軸 損耗最小的傳播過(guò)程：1 -2表示v+光沿激光工作介質(zhì)的軸線以a角入射到Littrow 棱鏡d的第一光學(xué)平面/7,進(jìn)入棱鏡后折射到第二光學(xué)平面的法線7妨向；v +光在2 - 3 過(guò)程中，由于第二光學(xué)平面的法線7妨向與Littrow棱鏡d的第二光學(xué)平面/么電光Q開 關(guān)e的通