[发明专利]一种大能量单纵模短脉冲激光输出的方法及固体激光器

说明书

 

技术领域：

本发明涉及固体激光器技术领域，尤其涉及一种二极管泵浦的固体激光器技术领域。

 

背景技术：

单纵模激光具有频率单一、相干性高、时间稳定性的优点，脉冲式激光具有峰值功率高的优点。脉冲式工作的单纵模激光兼具两者的优点，是优良的单色光源，广泛应用于测距、光谱分析、雷达、精细加工、光化学反应、相干实验等等领域。激光器实现单纵模输出的基本思路都是一样的，即通过某种物理手段尽量减少腔内的纵模数（现有产生单纵模的方法包括：短腔法、腔内标准具法、谐振反射镜法等），并使某一个纵模的能量相对其它纵模取得优势，然后通过增益放大过程中的模式竞争，使不占优势的纵模不能得到很好的放大，最终被损耗掉，从而输出唯一一个有能量的纵模。换句话说，就是要想方设法增大被选择的纵模与其它纵模所获增益的差距。在实践中，为了使选单纵模的效果更好，通常让激光器工作在阈值水平附近，这样在总体增益较低的情况下模式竞争的效果会更明显。但这种做法会降低激光器的输出水平。另外，实现纳秒级短脉冲脉冲式激光输出的方法包括主动调Q和被动调Q等，Q开关技术的本质是使上能级的储能瞬间释放，让腔内已存在的很弱的振荡模式得到很高的瞬间增益，实现短脉冲输出的效果。这样，如果在Q开关打开之前对纵模的选择不够彻底，在Q开关打开后高增益的情况下，很难实现有效的模式竞争，通常会输出多个纵模。

也就是说，选择单纵模和获得大能量短脉冲输出是有矛盾的，所采取的措施会削弱彼此的效果。采取纵模选择效果明显的单一手段，如腔内标准具法、谐振反射器法等，虽然可以在强泵浦条件下选择单纵模，但对环境和器件的要求太高，很难达到实用。

总之，要想获得大能量的单纵模短脉冲输出，必须同时解决单纵模有效、稳定的选择和能量有效放大两方面的问题。而这在实践中并不容易做到，通常选单效果强的手段不稳定，稳定的手段选单效果不强。能量放大的要求又会减低选单纵模的效果，对选单能力提出了更高的要求。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种实现大能量单纵模短脉冲激光输出的方法和固体激光器。

      为达到本发明的目的，本发明采用以两端平行且有一定反射率的激光晶体棒作为FP标准具；利用前后光阑的横模选择作用选择单横模；利用被动调Q技术与预泵浦技术相结合；用主动式电光开关和预泵浦技术相结合；采用平凹稳定腔；光阑和被动调Q色心晶体在前后腔镜附近放置；采用A轴切割的YLF双折射激光晶体作为激光器的增益介质。 为达到本发明的目的，本发明提供的一种可实现大能量单纵模短脉冲输出的固体激光器，包含有以两端平行且有一定反射率的激光晶体棒作为FP标准具；激光二极管泵浦源；主动电光开关；偏振片；被动调Q色心晶体；前、后光阑；前、后腔镜；光阑和被动调Q色心晶体在前后腔镜附近放置；采用A轴切割的YLF双折射激光晶体作为激光器的增益介质。

 

附图说明：

图1是本发明的激光器结构原理图

图2是本发明的所述方法的工作过程原理图

图3 是本发明实施例的示波器接入方式工作原理图

具体实施方式：

      下面结合附图对本发明作进一步的说明：

      图1是本发明的激光器结构原理图。

      由图1可知，本发明的激光器包含有以两端平行且有一定反射率的激光晶体棒作为FP标准具（激光晶体1）；激光二极管泵浦源2；主动电光开关3；偏振片4；调Q晶体（即被动调Q色心晶体）5；前、后光阑6、7；前、后腔镜8、9；光阑6、7和被动调Q色心晶体5在前后腔镜附近放置。作为本发明的优选实施方式，本发明的激光器中还可以在谐振腔内加入二倍频晶体10。

   图2是本发明的所述方法的工作过程原理图。

      由图2可知，本发明的方法工作过程如下：