一種完全補償激光器熱退偏的電光q開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠完全補償激光器熱退偏損耗的電光Q開關(guān)，屬于高能量電光調(diào)Q激光器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高能量電光調(diào)Q激光器在工業(yè)、軍事及科研等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用?；卺愪X石榴石(YAG)基質(zhì)的激光晶體是目前使用最廣的一種激光材料，如釹激光(Nd = YAG)、鈥激光(HoiYAG)和鉺激光(Er: YAG)，但這類各向同性的激光晶體棒在高栗浦功率下會產(chǎn)生嚴重的熱效應(yīng)，限制了輸出指標的提高。而對于熱導(dǎo)率較差的其他各向同性晶體，這種現(xiàn)象就更加嚴重。激光器在高栗浦功率下工作時，激光棒吸收栗浦能量而在激光棒內(nèi)產(chǎn)生熱沉積，這部分熱量會導(dǎo)致棒截面內(nèi)的折射率呈現(xiàn)非均勻分布，使晶體從各向同性介質(zhì)變?yōu)楦飨虍愋?，產(chǎn)生熱致雙折射。此時，通過激光棒的線偏振光會因熱致雙折射而產(chǎn)生熱退偏效應(yīng)，而使得發(fā)生退偏的光束在通過起偏器時非水平方向的偏振光被反射出諧振腔外，從而造成能量的損耗和光斑的不均勾。
[0003]高能量的電光調(diào)Q激光器在高栗浦功率下會產(chǎn)生嚴重的熱退偏效應(yīng)，由此帶來的熱退偏損耗極大地減小了激光器的輸出能量，同時還會使激光器輸出光斑均勻性受到嚴重的影響，限制了激光器性能的提高。為了獲得光斑分布均勻的高能量調(diào)Q激光輸出，需要對熱退偏進行補償。最簡單的方式是采用四分之一波片，但這種方式只能部分補償熱退偏，而且在熱退偏效應(yīng)變得嚴重后該方法甚至無法進行補償。目前采用的能完全補償熱退偏損耗的方案主要包括雙棒串接和雙路調(diào)Q。雙棒串接需要在激光諧振腔內(nèi)增加一根激光棒，這不僅增加了諧振腔長度，同時使得結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜；雙路調(diào)Q裝置需要兩塊電光晶體和兩個光路，增加了裝調(diào)的難度，也使激光器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。盡量減少腔內(nèi)的光學(xué)元件不僅能夠簡化激光器的結(jié)構(gòu)，增加其穩(wěn)定性，還能降低激光器的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、裝調(diào)方便的電光Q開關(guān)對熱退偏效應(yīng)進行完全補償。
[0005]所述電光Q開關(guān)由一塊側(cè)向位移偏振分光棱鏡、一個PockeI s盒、一塊四分之一波片和一片全反射鏡組成。所述電光Q開關(guān)采用加壓和退壓兩種工作模式，當(dāng)采用退壓工作模式時，可以不插入四分之一波片。所述側(cè)向位移偏振分光棱鏡用于產(chǎn)生線偏振光，它將因熱退偏效應(yīng)導(dǎo)致的退偏激光分為水平和垂直方向的兩束偏振光，這兩束激光相互平行。所述Pockels盒在施加四分之一波電壓后，使來回通過它的線偏振光的偏振方向發(fā)生90°旋轉(zhuǎn)。所述四分之一波片的快軸方向與水平方向呈45°放置，用于使來回通過它的線偏振光的偏振方向發(fā)生90°旋轉(zhuǎn)。
[0006]所述側(cè)向位移偏光棱鏡由一塊45°直角棱鏡和一塊平行四邊形棱鏡膠合而成，棱鏡材料對激光波長具有高透過率，可采用K9玻璃、白寶石、熔石英、氟化鎂、氟化鈣、YAG、YSGG等材料，根據(jù)激光器波長選擇相應(yīng)的透光材料。側(cè)向位移偏光棱鏡(通光面大小根據(jù)所用激光棒截面尺寸設(shè)計。所述直角棱鏡與平行四邊形棱鏡的接觸面鍍有對激光波長具有高損傷閾值(lGW/cm2，激光波長1064nm，脈寬1ns)的偏振分束膜，用于將激光分為水平和垂直偏振的兩束光，水平偏振光沿原光路投射，垂直偏振光被90°反射后經(jīng)與該反射面平行的另一反射面全反射后輸出，此時垂直偏振光與水平偏振光光路平行，兩束光之間有一平移。這兩束光同時入射到又一塊電光晶體構(gòu)成的Pockels盒，被全反射鏡反射后返回，而不溢出諧振腔外，從而實現(xiàn)了對熱退偏損耗的完全補償。所述側(cè)向位移偏光棱鏡入射面與激光棒端面平行放置，相比布儒斯特角的偏振器件裝調(diào)更為簡單。
[0007]所述Pockels盒由電光晶體和電極構(gòu)成，電光晶體設(shè)計為立方體扁平結(jié)構(gòu)，通光面拋光并鍍有對應(yīng)波長的增透膜，與通光面垂直的一對平行面鍍金并與電極接觸，電壓設(shè)計為四分之一波電壓。Pockels盒可以采用LN、LT、ΒΒ0, KDP、KTP、LGS、RTP等在該波段適用的電光晶體。
[0008]所述四分之一波片可采用石英、氟化鎂等對使用波長高透過率(大于等于98% )的材料，兩端面鍍有使用波長的增透膜，其快軸方向與激光偏振方向成45°夾角放置。
[0009]所述全反射鏡的基片可以采用K9玻璃、石英、白寶石、氟化鈣等材料，鏡片兩面拋光，鍍有使用波長的全反射膜，反射率大于99.9%。
[0010]相比現(xiàn)有的技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢:(I)側(cè)向位移偏光棱鏡作為起偏器，可將兩個偏振方向的光平行分開，產(chǎn)生一個小的平移，且不溢出激光諧振腔外，并提供電光Q開關(guān)工作所需的線偏振光；(2)兩束平行的偏振光束，其偏振方向相互垂直，兩者之間在水平方向較小的平移使得兩者可共用一個Pockels盒和一塊全反射鏡片；(3) Pockels盒所用的電光晶體只需增加一定的寬度，保持晶體高度和長度不變，所以并不會增大所需的四分之一波電壓，所用電光晶體根據(jù)實際激光波長選擇所需的材料。
【附圖說明】
[0011]圖1基于本發(fā)明電光Q開關(guān)的激光器俯視結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2所述側(cè)向位移偏光棱鏡不意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進一步詳細的描述。
[0014]如圖1所示，激光器諧振腔由輸出耦合鏡1、激光晶體棒2和完全補償激光器熱退偏的電光Q開關(guān)構(gòu)成；完全補償激光器熱退偏的電光Q開關(guān)由側(cè)向位移偏光棱鏡3、四分之一波片4、P0ckelS盒5、全反射鏡6構(gòu)成；從輸出耦合鏡I到全反射鏡6依次放置有激光晶體棒2、側(cè)向位移偏光棱鏡3、四分之一波片4和Pockels盒5。上述所有光學(xué)元件的入射面均相互平行且置于光路上。
[0015]如圖2所示，側(cè)向位移偏光棱鏡由一塊45°直角棱鏡(其兩腰相互垂直且長度相等，斜邊與腰成45°角)和一塊平行四邊形棱鏡構(gòu)成。45°直角棱鏡和一塊平行四邊形棱鏡兩者的接觸面14鍍有高損傷閾值(lGW/cm2，測試波長1064nm，脈寬1ns)的偏振分束膜，該偏振分束膜對水平偏振光具有高透過率(>98% )，對垂直偏振光具有高反射率098% )，被分開的兩束光傳播方向相互垂直。側(cè)面11、13、15鍍有對激光波長的增透膜，以減少表面的菲涅爾反射，側(cè)面12不鍍膜。被鍍有偏振分束膜的面14反射的垂直偏振光入射到界面12后會