[发明专利]一种可实现超宽带可调谐连续单频激光输出的方法

说明书

本发明公开了一种可实现超宽带可调谐连续单频激光输出的方法。该方法包括泵浦源、第一双色平凹镜、宽带增益介质、第二双色平凹镜、第三宽带高反镜、双折射滤光片组、第四宽带输出平面镜、偏振器、零级半波片及第五宽带高反镜，所述第一双色平凹镜、宽带增益介质、第二双色平凹镜、第三宽带高反镜、第四宽带输出平面镜构成环形激光谐振腔，输出镜分为2路，自注入种子通过其中一路经偏振器、零级半波片及宽带高反镜返回谐振腔，通过旋转以布儒斯特角插入腔内的双折射滤光片组进行波长选择和线宽压窄并得到了可调谐单频激光输出。本发明应用于激光器中可获得输出功率为瓦级的宽范围可调谐单频激光输出，调谐范围可达数百纳米。

技术领域

本发明涉及一种可实现超带宽可调谐连续单频激光输出的方法，属于光电技术领域。

背景技术

分子光谱学、遥感探测、医疗诊断及治疗、光电对抗、光通信等诸多激光器的应用均需要波长可调谐的单频光源，在气体探测方面，具有超宽带调谐范围的单频激光器可以同时测量多种气体成分，很好地拓宽了激光器的适用范围。超宽荧光谱的激光工作物质常被用于实现高峰值功率的超短脉冲激光器，与此同时可以实现超宽带的连续可调谐激光输出，但同时也由于增益谱线太宽很难实现宽带可调谐和单频输出上的同步。

当前大部分可调谐单频激光器，一般是使用稀土离子高掺杂石英光纤或者固态晶体作为单频激光的增益介质，在光路中插入块体光学调制晶体(电光晶体、热光晶体或F-P标准具等)作为维持单频运转装置或者激光频率调节装置，然而单独插入F-P标准具能够获得的调谐范围有限，要实现超宽带可调谐的单频激光输出需要和其他调谐元件配合使用，这使激光器结构变得更为复杂且损耗增大降低了总体效率。

单频激光器的激光谐振腔常见的主要是线形腔和环形腔。其中线形腔适合产生单一波长的单频激光器，而环形腔没有空间烧孔效应，更适合用来产生波长可调谐单频激光。在环形腔中常引入光学单向器来保证环形腔中光路的单向性，然而光学单向器允许通过的波长范围较窄无法满足超宽带可调谐的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现超宽带可调谐连续单频激光输出的方法。本发明设计了自种子注入、环形腔结构可调谐激光器，同时引入具有超宽荧光谱的晶体做增益介质，采用自种子注入实现单向输出的方法，避免了制作难度较大的宽带光学单向器的使用，通过在谐振腔中插入双折射滤光片组实现对波长的选择和谱线压窄，可以实现超宽带、可调谐、全固态单频激光的输出。

本发明采用的技术方案是设计了自种子注入的环形激光谐振腔结构，包括泵浦源、宽带增益介质、第一双色平凹镜、第二双色平凹镜、第三宽带高反镜、双折射滤光片组、第四宽带输出平面镜、偏振器、零级半波片及第五宽带高反镜，其中：

所述宽带增益介质为可以实现在调谐范围内增益的激光介质，包括晶体、陶瓷等；

所述泵浦源的输出波长要与增益介质的吸收峰相匹配；

所述第一平凹双色镜、第二平凹双色镜对泵浦光的增透范围要与泵浦源的输出波长相匹配，对激光的高反范围应覆盖要实现的可调谐单频激光的调谐范围；

所述第三宽带高反平面镜、第五宽带高反镜的反射波长范围都应覆盖要实现的可调谐单频激光的调谐范围；

所述的第四宽带输出平面镜输出透过率的波长范围应覆盖要实现的可调谐单频激光的调谐范围；

所述偏振器和零级半波片的透射波段都应覆盖要实现的可调谐单频激光的调谐范围，并且在这一范围内损耗较小；

所述偏振器、零级半波片位于第四宽带输出平面镜其中一路输出光的后方，零级半波片用于改变偏振器出射光的偏振态，改变偏振态的出射光经零级半波片后方的宽带高反镜重新回到零级半波片和偏振器，偏振器可以为薄膜偏振片、偏振分光棱镜等形式，利用偏振器处的S偏振输出方向监测是否单路输出；