[发明专利]基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器

说明书

基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器，涉及激光器领域，解决了现有激光器存在的激光转化效率低的问题。该激光器包括：两个全反镜、1/4波片、激光增益介质、偏振片、输出镜和泵浦源。本发明利用光偏振特性，实现激光器谐振腔往返时间内振荡光四次通过激光增益介质，此时4gl＞L‑lnR，g为激光增益介质增益，l为激光增益介质长度，L为激光器固有损耗，R为输出镜反射率，激光实现振荡输出；当激光器谐振腔损耗不变时，激光增益只需要原来激光增益的一半，激光器谐振腔泵浦阈值降低为原来的一半，在降低激光器谐振腔泵浦阈值的同时提高了激光转化效率，激光器谐振腔泵浦阈值降幅最低达到50％，更容易实现激光输出，从而极大地改善低功率泵浦激光转化效率。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器。

背景技术

激光器实现输出的两个关键因素是实现粒子数反转和激光器谐振腔，其中激光器谐振腔用来实现正反馈。激光器谐振腔的形式分为驻波腔和环形腔，驻波腔由高反镜和输出镜组成，而环行腔由多个全反镜和输出镜组成。这两种谐振腔在往返时间内，振荡光双次经过激光增益介质，单次经过输出镜。当激光增益大于谐振腔损耗时，激光实现振荡输出，即2gl＞L-lnR，式中g为激光增益介质的增益，l为激光增益介质的长度，L为激光器固有损耗，R为输出镜的反射率。

随着激光器应用领域不断推广，低阈值、高转换效率成为固体激光器发展的一个重要方向。为实现这一目标，目前主要通过从泵浦源、激光增益介质选择方面来实现，从以前的闪光灯泵浦到现在的半导体泵浦以及优良激光晶体材料的选择。虽然通过这些途径能够降低激光器谐振腔泵浦阈值来提高泵浦激光转化效率，但是激光器泵浦激光转化效率的发展严重受泵浦源发展水平、激光晶体材料开发的制约。因此，如何改善低功率泵浦激光转化效率成为激光器发展的关键。

发明内容

为了解决现有激光器存在的激光转化效率低的问题，本发明提供一种基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器，包括：全反镜一、1/4波片、激光增益介质、偏振片、全反镜二、输出镜和泵浦源，所述全反镜一、1/4波片、激光增益介质、偏振片和输出镜组成激光器谐振腔；

所述泵浦源发出的泵浦光照射至激光增益介质，当激光增益介质的增益达到激光器谐振腔泵浦阈值时，谐振腔内激光开始振荡，由于谐振腔内偏振片的作用，通过偏振片靠近输出镜端的偏振方向为水平P偏振，水平P偏振光依次经偏振片高透、激光增益介质放大、1/4波片作用后变成圆偏振光，依次经全反镜一反射、1/4波片作用后变成垂直S偏振光，依次经激光增益介质放大、偏振片高反射作用后入射至激光器谐振腔外的全反镜二，经全反镜二反射回激光器谐振腔内，垂直S偏振光经偏振片高反射作用后入射至激光增益介质、1/4波片、全反镜一组成的支路中；

垂直S偏振光依次经激光增益介质放大、1/4波片作用后变成圆偏振光，依次经全反镜一反射、1/4波片作用后变成水平P偏振光，依次经激光增益介质放大、偏振片高透过作用后入射至输出镜，经输出镜反射再次进入偏振片，按照上述过程完成一次完整振荡，最终通过输出镜输出激光。

进一步的，在一次完整的振荡时间内，振荡光在偏振片与输出镜之间往返两次，在偏振片、激光增益介质、1/4波片和全反镜一之间往返四次，此时4gl＞L-lnR，式中：g为激光增益介质的增益，l为激光增益介质的长度，L为激光器固有损耗，R为输出镜的反射率，激光实现振荡输出；当激光器谐振腔损耗不变时，此时激光增益只需要原来激光增益的一半，激光器谐振腔泵浦阈值降低为原来的一半，达到改善低功率泵浦激光转化效率的目的。

进一步的，所述全反镜一和全反镜二表面均镀有1064nm激光输出波长完全反射膜或946nm激光输出波长完全反射膜。