[发明专利]一种准三能级激光器波长控制方法

说明书

本发明涉及一种准三能级激光器波长控制方法，在单个谐振腔中放置两块或两块以上的激光晶体(晶体的基质和激活粒子的种类，以及激活粒子掺杂浓度可以相同，也可以不同)作为增益介质构建准三能级激光器。将几束功率可独立控制的泵浦光分别注入几块激光晶体，以控制每一块晶体内的布居数反转比例因子β。由于每一块晶体与其它任意一块晶体互为受激辐射器和激光放大器，因此整个激光系统的组合净增益截面光谱是每一块激光晶体的净增益截面光谱的线性叠加。通过多参数调控，最终可实现组合净增益截面光谱的峰值波长的精细调控，进而实现准三能级激光器输出激光波长的精密控制。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种基于多棒谐振腔的准三能级激光器波长控制方法。

背景技术

准三能级全固态激光器是激光器的一个重要分类，相关的激光晶体种类丰富，输出激光波段覆盖广泛，其中最常见的是掺杂Er、Tm、Ho等激活粒子的硼酸盐、钨酸盐、钒酸盐等激光晶体，输出激光波长基本位于1.4μm～3μm波段，对应人眼安全波段，光纤与大气传输的低损耗传输窗口，铟镓砷光电探测器的探测灵敏区，以及羟基磷石灰石的强吸收波段等，因此这类光源在量子光学和原子物理、光学探测器件、激光医疗、光纤通信、人眼安全激光测距等领域均有重要的应用需求。

原子俘获、精密光谱、光纤通信等都需要对激光波长进行精密的调控。但是，由于基于晶体介质的准三能级激光系统的净增益截面光谱的峰值波长会在激光工作参数改变时发生显著的跳变，导致这类准三能级激光器的波长连续调节范围极小且控制精度低。

因此，本领域亟需一种能够连续调控准三能级激光器输出波长的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种准三能级激光器波长控制方法，通过选用两块或两块以上的激光晶体作为增益介质，基于对所有激光晶体的组合净增益截面的调控，实现对准三能级激光器输出波长的连续精密控制，解决了现有技术中准三能级激光器的波长连续调节范围极小且控制精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种准三能级激光器波长控制方法，所述方法包括：

获取目标波长以及所需的调谐范围；

选取受激辐射谱带宽范围涵盖所述目标波长的晶体，得到若干个备选增益介质；所述若干个备选增益介质用于放置于激光器中；

对于每一备选增益介质，将不同晶体条件进行排列组合，得到每一备选增益介质对应的p种条件组合；每种条件组合包括：每个备选增益介质的温度、每个备选增益介质的掺杂浓度、每种谐振腔腔镜的镀膜参数以及施加于每个备选增益介质的泵浦功率；

选取各备选增益介质对应的任一种条件组合进行组合，得到q个晶体组合条件；

计算在每一晶体组合条件下激光器的净增益谱G_net(λ)，并确定所述激光器的净增益谱G_net(λ)对应的激光波长，得到q个晶体组合条件下的q种激光波长；

搜索q种激光波长中与所述目标波长最接近的激光波长λ_i，并确定对应的晶体组合条件i；

更改所述晶体组合条件i中的“施加于每个备选增益介质的泵浦功率”这一条件，保持其余条件不变，构建激光波长λ_i与施加于每个备选增益介质的泵浦功率变化的对应变化数组；

将所述若干个备选增益介质放入激光器中，并根据所述对应变化数组调控施加于每个备选增益介质的泵浦功率，从而调控激光器输出激光波长。

在一些实施例中，所述计算在每一晶体组合条件下激光器的净增益谱G_net(λ)，并确定所述激光器的净增益谱G_net(λ)对应的激光波长，得到q个晶体组合条件下的q种激光波长，具体包括：