[发明专利]用于提高输出稳定性的调Q激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体为用于提高输出稳定性的调Q激光器。

背景技术

脉冲激光在工业加工、激光雷达、远程传感、非线性频率变换等领域发挥着重要的作用。尤其是高重复频率、高峰值功率、窄脉宽和紧凑型的脉冲激光器被应用于很多方面，如激光微加工、环境监测、医学诊断等。目前，被动调Q技术是比较常用的产生高重复频率、高峰值功率激光脉冲输出的最有效的方法之一，因此被广泛采用。

被动调Q激光器只需在腔内插入可饱和吸收体，无需外部驱动源控制，具有体积小、结构简单、制作成本低等优点，但采用被动调Q技术的脉冲激光器在工业及军事应用中通常存在以下问题：一、被动调Q激光器一般在阈值附近具有较高幅度稳定性和重复频率稳定性，但随着重复频率的提高，由于泵浦功率不稳定，导致输出脉冲幅度稳定性和重复频率稳定性大幅度降低（W.J.Mandeville, K.M.Dinndorf, et.al, Characterization of passively Q-switched microchip lasers for laser radar, Proceedings of SPIE, Vol.2748, 358-366）；二、被动调Q激光器中由于可饱和吸收体的各向异性吸收特性，导致两个正交偏振的脉冲信号随机输出，不利于激光器稳定工作，极大限制了被动调Q激光器的广泛应用（Y. Wang, M. Gong, P. Yan, et al. Stable polarization short pulse passively Q-switched monolithic microchip laser with [110] cut Cr⁴⁺:YAG[J]. Laser Phys. Lett, 2009, 6 (11),788–790；R. Bhandari and T. Taira, “Megawatt level UV output from [110] Cr4+:YAG passively Q-switched microchip laser,” Opt. Express19(23), 22510–22514 (2011).）。

根据发明人的技术调研，针对被动调Q激光器存在的第一个问题，即输出幅度不稳定和重复频率不稳定，已有文献资料报道通过增益预泵浦技术可以在很大程度上提高输出脉冲的幅度稳定度和重复频率稳定度（详见以下资料：Weiyu Wang, Mali Gong, et al. Pulse control of passively Q-switched microchip laser with CW pumping modulation, Proceedings of SPIE, Vol.3899, 455-460；中国专利，公开号：CN 1265528A，获得稳定被动调Q激光器的增益预泵浦方法）；针对被动调Q激光器存在的第二个问题，即输出偏振方向不稳定，已有文献资料报道通过改变可饱和吸收体的切割方向从而实现稳定偏振的调Q脉冲激光输出（H. Sakai, A. Sone, H. Kan, and T. Taira, in: Technical Digest of the 20th Anniversary Meeting Advanced Solid-State Photonics, Incline Village, NV, USA, January 29–February 1, 2006 (ASSP 2006), paper MD2.；Y. Wang, M. Gong, P. Yan, et al. Stable polarization short pulse passively Q-switched monolithic microchip laser with [110] cut Cr⁴⁺:YAG[J]. Laser Phys. Lett, 2009, 6 (11),788–790；R. Bhandari and T. Taira, “Megawatt level UV output from [110] Cr4+:YAG passively Q-switched microchip laser,” Opt. Express19(23), 22510–22514 (2011).）。以上均不涉及利用增益预泵浦技术及偏振泵浦技术同时解决被动调Q激光器中输出不稳定的问题，包括幅度不稳定、重复频率不稳定和偏振方向不稳定的问题。