[发明专利]一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法

说明书

本发明提供一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法，用于测量激光增益模块的激光的偏振态增益比，该装置包括激光增益模块，高反镜，偏振片，s光输出镜，p光输出镜，功率计。该装置可以实时测定激光器工作过程中，激光谐振腔内特定方向线偏光偏振态的增益损耗比，并实现控制，用于实现目标偏振激光输出。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法。

背景技术

～2μm波段相干辐射光源由于其特有的一些优越特性，在激光测距、激光遥感、激光成像、医学诊断和治疗、科学研究、材料处理、光学信号处理、数据处理、环境监测等领域已显示出越来越广泛的应用前景。

YAG晶体是目前热机性能最优、使用最广泛的激光增益晶体的基质材料，采用YAG作为基底材料的Tm:YAG是高功率2μm激光最具发展潜力的晶体之一。但是，由于Tm:YAG激光量子亏损大、热效应严重，且增益谱线丰富、激光通道多，特定波长输出困难，尚未有偏振激光输出报道。美空军实验室、诺格公司、斯坦福大学、哈佛大学、剑桥大学、俄科学院等以及国内十多家，都在以多种技术方案攻关，均为自由运转，研究人员认为该介质难以实现高功率偏振激光运转。

发明内容

本发明提供一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法，以解决上述至少一个技术问题。

一方面，本发明提供了一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，用于测量激光增益模块产生激光的偏振态增益比，装置包括：

高反镜、偏振片、s光输出镜、p光输出镜和功率计，功率计包括第一功率计和第二功率计；

其中高反镜、激光增益模块、偏振片依次放置；s光输出镜放置在偏振片反射光s偏振光的光路上，使s偏振光部分垂直反射按原光路返回形成谐振，同时使s偏振光部分透射形成激光输出；沿s偏振光出射光路方向，第一功率计放置在s光输出镜之后；p光输出镜放置在偏振片透射光p偏振光的光路上，使p偏振光部分垂直反射按原光路返回形成谐振，同时使p偏振光部分透射形成激光输出；沿出射光路方向，第二功率计放置在p光输出镜之后。

可选地，还包括处理器，用于接收在激光增益介质的设定工作温度以及泵浦功率P_pump(m)条件下第一功率计测量的s光输出功率P_out-s(m)和第二功率计测量的p偏振光输出功率P_out-P(m)，并根据预设公式得出激光的s和p方向的增益损耗比例因子；

预设公式为：

其中，i表示s偏振光或p偏振光，m为第m次测量，m为大于等于1的整数，η为泵浦光利用效率，R_oc-s为s光输出镜对于s偏振光的反射率，R_oc-p为p光输出镜对于p偏振光的反射率；R_Pi为偏振片对于i方向偏振激光的反射率；k_i(m)为i方向第n次测量的增益损耗比例因子；α₀是材料吸收系数；L_crystal为晶体长度；R_Pi为偏振片对于i方向偏振激光的反射率；R₂为高反镜的反射率；k₃为比例因子，其中，w_p为泵浦速率，τ₂₁为能级寿命；

得出跟激光增益介质工作温度相关的矩阵。

可选地，激光增益模块的增益介质为Tm:YAG晶体，且输出预设波长的激光。

可选地，预设波长的激光为2μm波段的激光；

高反镜的腔内一侧镀对于2μm波段的s偏振光、对于2μm波段的p偏振光均高反射率的膜；s光输出镜的腔内一侧镀对于2μm波段的s偏振光部分透过率的膜、另一侧镀对于2μm波段的s偏振光高透过率的膜；p光输出镜的腔内一侧镀对于2μm波段的p偏振光部分透过率的膜、另一侧镀对于2μm波段的p偏振光高透过率的膜；