[发明专利]基于空间光的超窄线宽激光器

权利要求书

1.一种基于空间光的超窄线宽激光器，其特征在于，包括按序依次设置的激光发生增益装置、空间耦合透镜、具有透射和反射特性的第一镜片、凸透镜和球面镜，所述凸透镜的凸面和所述球面镜的凹面相对设置，所述球面镜的凹面上设置有分布式散射介质；所述激光发生增益装置用于生成空间激光，将所述空间激光向外出射至所述空间耦合透镜，所述空间激光经所述空间耦合透镜耦合后向前沿水平方向传输给所述第一镜片，所述第一镜片相对于该水平方向倾斜设置，所述第一镜片将空间激光的一部分透射传输给所述凸透镜，另一部分反射输出；所述凸透镜将接收到的空间激光从其凸面向外出射至所述球面镜的分布式散射介质上；

所述分布式散射介质对其接收到的空间激光进行线宽压缩，获得相比于该空间激光，线宽更窄的散射信号，该散射信号中的一部分可原路传输回所述凸透镜的凸面，所述凸透镜在接收到该散射信号后，将该散射信号向前沿该水平方向，原路传输给所述第一镜片，所述第一镜片将该散射信号的一部分传输给所述空间耦合透镜，另一部分反射输出；所述空间耦合透镜将接收到的散射信号沿原路返回至该激光发生增益装置，该激光发生增益装置对该散射信号进行增益放大，之后将增益放大后的散射信号作为空间激光继续沿原路向外出射至所述空间耦合透镜；在达到平衡时，该第一镜片反射输出的光信号作为激光器的输出光，经过多次线宽循环深压缩，获得超窄线宽激光。

2.根据权利要求1所述的基于空间光的超窄线宽激光器，其特征在于，所述激光发生增益装置用于生成具有设定扩散角度的空间激光，当所述球面镜的凹面上设置有多个分布式散射介质，且所述多个分布式散射介质的散射系数部分相同时，通过改变所述空间激光出射至所述空间耦合透镜上的位置和/或改变从所述凸透镜的凸面向外出射的空间激光所对准的分布式散射介质，来对所述空间激光的线宽压缩程度进行调整。

3.根据权利要求1所述的基于空间光的超窄线宽激光器，其特征在于，所述球面镜的凹面上设置有多个分布式散射介质，所述多个分布式散射介质的散射系数各不相同，所述激光发生增益装置用于生成平行光束型空间激光，通过改变所述空间激光出射至所述空间耦合透镜上的位置和/或改变从所述凸透镜的凸面向外出射的空间激光所对准的分布式散射介质，来对所述空间激光的线宽压缩程度进行调整。

4.根据权利要求2所述的基于空间光的超窄线宽激光器，其特征在于，所述激光发生增益装置用于生成多路具有对应设定扩散角度的空间激光，各路具有对应设定扩散角度的空间激光分别出射至所述空间耦合透镜的不同位置处，并且所述凸透镜将接收到的各路空间激光分别出射至所述球面镜的不同的分布式散射介质上。

5.根据权利要求3所述的基于空间光的超窄线宽激光器，其特征在于，所述激光发生增益装置用于生成多路平行光束型空间激光，各路空间激光分别出射至所述空间耦合透镜的不同位置处，并且所述凸透镜将接收到的各路空间激光分别出射至所述球面镜的不同的分布式散射介质上。

6.根据权利要求1所述的基于空间光的超窄线宽激光器，其特征在于，通过提高所述分布式散射介质的散射系数，来使分布式散射介质输出的散射信号具有更高强度，从而进一步压缩线宽，以及减小所需分布式散射介质的尺寸；通过替换具有不同散射系数的分布式散射介质来改变空间激光的线宽压缩程度。

7.根据权利要求1所述的基于空间光的超窄线宽激光器，其特征在于，所述分布式散射介质适用于对任意波长激光进行线宽压缩。

8.根据权利要求2所述的基于空间光的超窄线宽激光器，其特征在于，所述空间激光从所述凸透镜的凸面至所述球面镜的出射角度范围根据该凸透镜的折射率及其曲率决定。

9.根据权利要求2至5中任意一项所述的基于空间光的超窄线宽激光器，其特征在于，该凸透镜的凸面与球面镜的凹面的曲率半径相等，该凸透镜的凸面和该球面镜的凹面同圆心，所述球面镜的下方设置滑动凹槽，通过使该球面镜沿着该滑动凹槽滑动，可使该球面镜绕着其圆心转动，改变从所述凸透镜的凸面向外出射的空间激光所对准的分布式散射介质，从而对所述空间激光的线宽压缩程度进行调整。

10.根据权利要求1所述的基于空间光的超窄线宽激光器，其特征在于，利用所述分布式散射介质产生散射信号的多重反射特性来实现激光的单纵模输出。