[发明专利]三频激光产生装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光多频产生方法，尤其涉及一种钠测温测风激光雷达的多频激光产生装置和方法。

背景技术

声光调制技术主要利用的是声光相互作用的基本原理，实现激光频率频移的目的。声光效应是声波在介质中传播时，使介质产生弹性形变，引起介质的密度呈疏密相间的交替分布，导致介质折射率的变化。当光通过此受到声扰动的介质时，将产生衍射现象。当光以不同角度穿过声光调制器件时，可产生两种不同形式的衍射，一种是拉曼-纳斯衍射，一种是布拉格衍射。在声光介质中当光波传播方向与超声波传播方向相垂直，且声波波长较长，同时光波与声波相互作用的距离较短时，在中央亮点两侧对称地出现多级衍射光谱，这种现象称为拉曼-纳斯衍射。拉曼纳斯衍射只限于低频工作，带宽较小。当光波以布拉格入射角斜入射到声光介质中，超声波频率较高，声光作用长度较大，产生不对称衍射光，具有零级和一级(正一级或负一级)衍射光的现象，称为布拉格衍射。布拉格衍射声波频率较高，声光作用距离长，带宽大。理论上，拉曼纳斯衍射的最大效率为33.9％，布拉格衍射的效率可达100％。所以实际器件多采用布拉格衍射。声光器件一般由声光介质、压电换能器和吸声材料组成。声光介质是声波和光波相互作用的介质。吸声材料的作用是吸收通过介质传播到端面的超声波以建立超声行波。将介质的端面磨成斜面或成牛角状，同样可达到吸声的作用。压电换能器又称超声发生器，由妮酸锂晶体或其它压电材料制成。它的作用是将电功率换成声功率，并在声光介质中建立起超声场。当入射光以布拉格入射角入射进声光介质时，将和超声波发生相互作用，光波的频率产生向上或向下的频移，从而可产生频率频移光的目的。

在钠测温测风激光雷达系统中，为实现对中间层顶区域(80-105km)的大气温度和风场的同时测量，需要向大气中同时发射三种频率的激光，钠原子谱线D2a谱线中心频率v₀，以及两个侧翼频率v₀+f和v₀-f。激光器可输出单一频率v₀的激光。两个侧翼频率的激光无法通过激光器本身输出。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的主要技术问题是：提供一种同一光路出射的三频激光产生器。解决钠测温测风激光雷达系统三频率激光需求。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明公开了一种三频激光产生装置，其包括：偏振分束晶体、第一块声光晶体、第二块声光晶体、光学延时波片和平面反射镜11；入射激光通过所述偏振分束晶体分束后得到的水平偏振光依次通过第一块声光晶体和第二块声光晶体，而通过所述第二块声光晶体的水平偏振光经过所述光学延时波片后，再经平面反射镜反射，反射光再依次通过光学延时波片、第二块声光晶体、第一块声光晶体，其中，通过控制所述第一块声光晶体和第二块声光晶体对入射到其的激光进行频移或不频移，进而产生三频激光。

本发明还公开了一种三频激光产生方法，该方法包括：

将入射激光通过偏振分束晶体进行分束，得到水平偏振光；

将水平偏振光经第一块声光晶体输出；

将所述第一块声光晶体输出的光经第二块声光晶体输出；

将所述第二块声光晶体输出的光经光学延时波片输出，并经平面反射镜反射，然后依次通过所述光学延时波片、第二块声光晶体、第一块声光晶体和偏振分束晶体；

其中，通过控制所述第一块声光晶体和第二块声光晶体对入射到其的激光进行频移或不频移，进而产生三频激光。

(三)有益效果

本发明的优点和效果是：采用固频驱动的声光晶体器件，可实现激光频率的精确稳定的频率频移，通过控制两块晶体的不同工作状态，可产生三个频率激光。采用多维调整的结构设计，可方便实现光功率的优化调整。引入光学延时波片，偏振器件，采用独特的光路结构和设计以及光学斩波器，可实现三个频率激光沿同一光路序列出射。

附图说明

图1是本发明公开的三频激光发生器的结构示意图；

图2为本发明中三频激光发生器的控制时序图；

图3为本发明中斩波器盘片的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。