[发明专利]一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统及其产生方法

权利要求书

1.一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统，其特征在于，包括依次布置的泵浦激光器(1)、成像组件、双色镜(4)、输出透镜(5)、激光晶体(6)和偏振分束器(7)；

还包括谐振腔和调整组件；

所述谐振腔为一对，一对谐振腔对应布置在偏振分束器(7)的两侧，并且与偏振分束器(7)的连线相互垂直；

每组谐振腔包括反射透镜(11)和沿光路方向移动设置的多个金属线(8)，多个金属线(8)之间角度可调整、位于反射透镜(11)与偏振分束器(7)之间；

所述调整组件包括用于调整光束频率的压电陶瓷(12)、用于调整相位的相位延迟器(13)和用于使正交偏振的两路光在45°方向都具有偏振光束的偏振片(14)，所述压电陶瓷(12)设置在其中一个反射透镜(11)上用于调整激光的频率，所述相位延迟器(13)和偏振片(14)设置在从反射透镜(11)反射输出的光束光路上。

2.根据权利要求1所述的一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统，其特征在于，所述双色镜(4)与泵浦光入射方向相对呈45°倾斜放置，并且一面镀有对泵浦光高透的膜，一面镀有对激光高反的膜。

3.根据权利要求2所述的一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统，其特征在于，还包括光纤耦合单元，光纤耦合单元设置在泵浦激光器(1)的输出处，用于将泵浦源产生的泵浦光耦合输出，所述泵浦激光器(1)为产生波长780-800nm泵浦光的半导体激光器或者光纤激光器或者固体激光器。

4.根据权利要求3所述的一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统，其特征在于，所述泵浦激光器(1)是中心波长为λ₀＝790nm，尾纤芯径为100um，数值孔径NA＝0.22的半导体激光器。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统，其特征在于，所述成像组件包括依次设置在泵浦激光器(1)和双色镜(4)之间的准直透镜(2)和聚焦透镜(3)；所述准直透镜(2)用于对耦合输出的泵浦光进行准直，所述聚焦透镜(3)用于对耦合输出的泵浦光进行聚焦。

6.根据权利要求5所述的一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统，其特征在于，所述聚焦透镜(3)为两面均镀有790nm的高透膜、焦距为17.5cm的平凸镜，所述准直透镜(2)为两面均镀有790nm的高透膜、焦距为25cm的平凸镜；

所述反射透镜(11)镀有对泵浦光高反的膜。

7.根据权利要求5所述的一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统，其特征在于，所述输出透镜(5)、激光晶体(6)、偏振分束器(7)与其中一个谐振腔位于第一谐振腔(9)内，与另外一个谐振腔位于第二谐振腔(10)内。

8.根据权利要求5所述的一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统，其特征在于，所述激光晶体(6)是掺杂浓度为4at.％的Tm:LuYAG，且左右两端面均镀有对790nm和2018nm的增透膜。

9.根据权利要求8所述的一种高纯度拉盖尔高斯光束产生系统，其特征在于，所述输出透镜(5)镀有对泵浦光高反的膜，且透过率为5％。

10.一种高纯度拉盖尔高斯光束产生方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将泵浦源产生的泵浦光经光纤耦合单元进行耦合输出，再依次经准直透镜(2)进行准直和聚焦透镜(3)进行聚焦；

b.准直和聚焦过后的泵浦光，依次入射至与入射角成45°放置的双色镜(4)、与入射角垂直的输出透镜(5)，并射入激光晶体(6)端面后产生激光，产生的激光经过偏振分束器(7)被分成相互垂直的偏振激光；

c.相互垂直的偏振激光对应射入与光线相互垂直的多个金属线(8)后、形成偏振方向相互垂直的花瓣状激光，通过调节多个金属线(8)的摆放位置以及金属线(8)的根数，改变拉盖尔高斯光束的拓扑荷数；

d.两个偏振方向相互垂直的花瓣状激光分别经过反射透镜(11)进行反射，并在相应的谐振腔内振荡后，再从输出透镜(5)输出，其中一个谐振腔内设有压电陶瓷(12)用于调整频率；

e.输出后的两束花瓣状激光依次经过相位延迟器(13)和偏振片(14)，最后通过干涉叠加产生拉盖尔高斯光束。