[发明专利]工作模式可切换的调Q激光振荡器及其调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及调Q激光脉冲源，特别是一种工作模式可切换的调Q激光振荡器，在其运行状态下可以通过调节实现两种工作模式间的切换。

背景技术

调Q激光技术通过调节谐振腔的品质因数Q值，即改变谐振腔内损耗，从而获得激光巨脉冲输出。调Q技术的应用提高了激光脉冲峰值功率，极大拓展了脉冲激光器的应用领域。调Q的基本原理为：在泵浦初期，谐振腔处于低Q值状态，即谐振腔内损耗较大，泵浦能量转化为增益介质内的储能；当增益介质内的储能达到一定程度时，增大谐振腔Q值，即谐振腔内损耗降低，增益介质内的储能转化为激光能量。按照储能控制方式的不同，调Q激光脉冲源主要可分为增益介质储能调Q激光器和谐振腔储能调Q激光器。

增益介质储能调Q激光器的工作模式可描述为：在泵浦初期，谐振腔处于低Q值状态，激光振荡无法建立，泵浦能量转化为增益介质内的储能；当增益介质内的储能达到一定程度时，增大谐振腔Q值，在谐振腔内形成激光振荡，同时腔内光能耦合输出为激光脉冲能量。

谐振腔储能调Q激光器的工作模式可描述为：在泵浦初期，谐振腔处于低Q值状态，激光振荡无法建立，泵浦能量转化为增益介质内的储能；当增益介质内的储能达到一定程度时，增大谐振腔Q值，在谐振腔内形成激光振荡，增益介质内的储能转化为腔内光能；当腔内光能达到一定程度时，再将其输出至谐振腔外而形成激光脉冲。

传统的调Q激光振荡器(李相银等编著.激光原理技术及应用.哈尔滨工业大学出版社,2007：228)仅能实现如前所述的两种工作模式之一。随着激光技术的不断进步，人们对激光器的性能提出了更高的工程化要求。不仅要增强激光器的稳定性，还需发展其多功能性与可调节性等。

发明内容

本发明提供一种工作模式可切换的调Q激光振荡器及其调节方法，利用该激光振荡器可以实现两种工作模式：增益介质储能调Q和谐振腔储能调Q工作模式，并能在其运行状态下方便的实现两种工作模式间的切换与调节。

本发明的技术解决方案如下：

一种工作模式可切换的调Q激光振荡器，由第一0°反射镜和第二0°反射镜构成激光谐振腔，电光开关、激光增益介质依次置于谐振腔内，其特点在于：还包括偏振透-反射装置和第一λ/4波片，所述的偏振透-反射装置置于所述的电光开关和激光增益介质之间，所述的第一λ/4波片置于激光增益介质和第二0°反射镜之间，所述的第一λ/4波片安装在波片调节架上，所述的电光开关和第一λ/4波片用于调Q激光振荡器工作模式的切换与调节，所述的偏振透-反射装置用于偏振光的透射与反射以及激光的输出。

所述的电光开关为普克尔斯盒，或普克尔斯盒与第二λ/4波片的组合。

所述的偏振透-反射装置为偏振棱镜、或薄膜偏振镜、或偏振棱镜与薄膜偏振镜的组合。

所述的工作模式可切换的调Q激光振荡器的调节方法，其特点在于，由增益介质储能调Q工作模式切换至谐振腔储能调Q工作模式的调节步骤如下：

①调节第一λ/4波片的光轴取向，用激光能量计监测输出激光脉冲能量，当光轴取向与谐振腔内激光偏振方向相平行或正交时，输出激光脉冲能量为零；

②改变电光开关的关闭时间，可用光电探头和示波器监测谐振腔内激光振荡情况，当谐振腔内储存光能达到最大值时关闭电光开关，输出激光脉冲能量；

由谐振腔储能调Q工作模式切换至增益介质储能调Q工作模式的调节步骤如下：

①改变电光开关的关闭时间，可用光电探头和示波器监测谐振腔内激光振荡情况，当谐振腔内激光振荡过程已结束时再关闭电光开关，输出激光脉冲能量为零；

②调节第一λ/4波片的光轴取向，可用激光能量计监测输出激光脉冲能量，优化使得输出激光脉冲能量达到最大值。

所述调Q激光振荡器的第一工作模式，增益介质储能调Q，可描述为：在泵浦初期，电光开关处于关闭状态，以第一0°反射镜、第二0°反射镜为端镜的谐振腔内损耗较大，激光振荡无法建立，泵浦能量转化为激光增益介质内的储能；当激光增益介质内的储能达到最大值时，开启电光开关，即以第一0°反射镜、第二0°反射镜为端镜的谐振腔内损耗降低，可调节第一λ/4波片的快(慢)轴取向，在谐振腔内形成激光振荡，同时腔内光能经偏振透-反射装置输出为激光脉冲能量；待谐振腔内激光振荡过程结束后，再关闭电光开关。