Rtp電光調(diào)q氣流氟化氫激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)激光器件領(lǐng)域，具體涉及一種電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]中紅外波段的激光在光電對抗、激光遙感、激光探測以及成分分析等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。氣流氟化氫激光器工作在2.6-3.0ym的中紅外波段范圍內(nèi)，具有高功率、高效率、工程放大性好等優(yōu)點，是所期望的實用相干光源。目前，氣流氟化氫激光器大多是以連續(xù)波運行，如果激光器能以高峰值功率脈沖運行，其工作效率可以提高數(shù)十倍，這使得連續(xù)波氣流氟化氫激光的脈沖化成為人們感興趣的問題。
[0003]目前實現(xiàn)氣流氟化氫激光脈沖輸出的方法主要采用機械調(diào)制，這種調(diào)制方法通過機械振動實現(xiàn)激光器脈沖運轉(zhuǎn)，屬于慢調(diào)制類型，且噪聲較大，很難得高重復(fù)頻率、高峰值功率的脈沖激光運行。采用聲光調(diào)Q技術(shù)，可以實現(xiàn)幾十千赫茲甚至上百千赫茲的脈沖激光輸出，但聲光開關(guān)是基于光線偏折原理，很難將腔內(nèi)振蕩光完全衍射出諧振腔，因此單程消光比較低，不適用于增益較高的激光器中。采用電光調(diào)Q技術(shù)可以獲得脈沖寬度窄、峰值功率高的穩(wěn)定巨脈沖激光，適用于2-3 μ m中紅外波段的電光晶體主要有鈮酸鋰(LN)、偏硼酸鋇(BBO)和磷酸鈦氧銣(RTP)。LN晶體由于具有強烈彈光效應(yīng)，損傷閾值低，在高重頻下會出現(xiàn)壓電環(huán)現(xiàn)象，因此不適用于高功率高重復(fù)頻率激光器中。BBO晶體需要高頻高壓電源來驅(qū)動，因此限制了大尺寸晶體的應(yīng)用。RTP晶體具有較大的電光系數(shù)和較高的損傷閾值，并且不存在壓電環(huán)現(xiàn)象，所需的驅(qū)動電壓比BBO晶體要小得多，因此對于氣流氟化氫激光的電光調(diào)Q來說，RTP晶體是最佳選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器。該激光器采用RTP晶體電光調(diào)Q的方法實現(xiàn)諧振腔高Q值和低Q值的周期性突變，從而實現(xiàn)氣流氟化氫激光器的脈沖輸出。其具有開關(guān)時間短、峰值功率高、激光同步性和穩(wěn)定性高等優(yōu)點。
[0005]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，具體技術(shù)解決方案是:
[0006]RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器，沿輸出激光的前進方向，在光軸上依次設(shè)置有平凹反射鏡、氟化氫增益介質(zhì)區(qū)、布儒斯特片、平凸透鏡、平凹透鏡、電光Q開關(guān)、1/4波片、平面衍射光柵。
[0007]本發(fā)明激光裝置的工作過程如下:激光器內(nèi)的反應(yīng)介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后在諧振腔內(nèi)產(chǎn)生受激輻射光，經(jīng)過布儒斯特片后變?yōu)榫€偏振光，經(jīng)過平凸透鏡和平凹透鏡組成的縮束器進行縮束后進入到電光Q開關(guān)。RTP電光Q開關(guān)的驅(qū)動電源對Q開關(guān)施加周期性的1/4波電壓。當(dāng)驅(qū)動電源輸出低電壓時，線偏振光經(jīng)過Q開關(guān)后振動方向不發(fā)生改變，兩次穿過1/4波片后振動方向改變了 90度，并被布儒斯特片反射出諧振腔，此時諧振腔處于低Q值狀態(tài)，無法形成激光振蕩。當(dāng)Q開關(guān)驅(qū)動電源輸出高電壓時，腔內(nèi)輻射光兩次經(jīng)過Q開關(guān)和1/4波片，其振動方向不發(fā)生改變，諧振腔處于高Q值狀態(tài)，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)瞬間躍遷至下能級，從而形成巨脈沖，最終激光由平面衍射光柵的零級衍射耦合輸出。通過對驅(qū)動電源施加調(diào)制信號，實現(xiàn)諧振腔低Q值和高Q值的周期性突變，從而實現(xiàn)激光器的調(diào)Q脈沖輸出。
[0008]所述的平凸透鏡、平凹透鏡的材料為CaF2,每塊透鏡的前后表面均鍍有增透膜。平凸透鏡和平凹透鏡組成縮束器。
[0009]所述的布儒斯特片為藍寶石晶體，與光軸的夾角為60.5度。
[0010]所述的電光Q開關(guān)采用雙晶體結(jié)構(gòu)，由兩塊相同尺寸的磷酸鈦氧銣晶體構(gòu)成，每塊晶體的前后兩個通光表面均鍍有增透膜。
[0011]所述的電光Q開關(guān)由與其匹配的電源驅(qū)動器控制，采用外加方波升壓式調(diào)制，可以實現(xiàn)IHz-1OkHz連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0012]所述的1/4波片為晶體結(jié)構(gòu)，由釩酸釔晶體構(gòu)成，晶體的前后表面均鍍有增透膜。
[0013]所述的平面衍射光柵以Litt1W自準直方式放置，氟化氫激光以平面衍射光柵的一級衍射在由平凹反射鏡、氟化氫增益介質(zhì)區(qū)、布儒斯特片和平面衍射光柵組成的諧振腔內(nèi)進行振蕩放大，由平面衍射光柵的零級耦合輸出。
[0014]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0015]1.采用電光調(diào)Q的方法實現(xiàn)連續(xù)氟化氫激光脈沖化，其開關(guān)時間短，效率高，同步性和穩(wěn)定性能高，可以實現(xiàn)脈沖寬度窄、高峰值功率的激光輸出。
[0016]2.采用RTP晶體作為調(diào)Q晶體，其電光系數(shù)較大，具有較高的損傷閾值，并且不存在壓電環(huán)現(xiàn)象，所需的驅(qū)動電壓相對較小，采用雙晶體結(jié)構(gòu)可以消除雙折射的影響，有利于獲得較大功率的中紅外激光輸出。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]其中，1-平凹反射鏡；2_氟化氫增益介質(zhì)區(qū)；3_布儒斯特片；4_平凸透鏡；5-平凹透鏡；6-電光Q開關(guān)；7-1/4波片；8_平面衍射光柵。
【具體實施方式】
[0019]如附圖1所示，RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器，包括:沿輸出激光的前進方向依次設(shè)置有平凹反射鏡1、氟化氫增益介質(zhì)區(qū)2、布儒斯特片3、平凸透鏡4、平凹透鏡5、電光Q開關(guān)6、1/4波片7、平面衍射光柵8。
[0020]當(dāng)激光器工作時，由氫氣和氟原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在氟化氫增益介質(zhì)區(qū)2內(nèi)產(chǎn)生的是波長范圍較寬的受激輻射光，平面衍射光柵8的角度被調(diào)整到所要選擇激光波長所對應(yīng)的角度上。氟化氫增益介質(zhì)區(qū)2所產(chǎn)生的受激輻射光經(jīng)過布儒斯特片3后變?yōu)檎駝臃较蚱叫杏谌肷涿娴木€偏振光。經(jīng)過平凸透鏡4和平凹透鏡5組成的縮束器5倍縮束后，進入到電光Q開關(guān)6中。
[0021]當(dāng)電光Q開關(guān)6的電源驅(qū)動器輸出低電壓信號時,線偏振光穿過電光Q開關(guān)6,其振動方向不發(fā)生改變，經(jīng)過1/4波片7后變?yōu)閳A偏振光，經(jīng)過平面衍射光柵8的一級衍射后沿原路返回再次穿過1/4波片7變?yōu)榫€偏振光，此時其振動方向較之前改變90度，當(dāng)穿過電光Q開關(guān)6后再次到達布儒斯特片3時，由于此時的線偏振光振動方向與入射面垂直，因此被布儒斯特片3全部反射出諧振腔外，諧振腔處于低Q值狀態(tài)，無法形成激光振蕩。
[0022]當(dāng)電光Q開關(guān)6的驅(qū)動電源突然輸出1/4波電壓信號時，經(jīng)過布儒斯特片3的線偏振光穿過電光Q開關(guān)6后變?yōu)閳A偏振光，穿過1/4波片7后變?yōu)檎駝臃较蚋淖?0度的線偏振光，經(jīng)平面衍射光柵8 —級衍射后沿原路返回再次穿過1/4波片7變?yōu)閳A偏振光，穿過電光Q開關(guān)6后變?yōu)榫€偏振光，此時線偏振光的振動方向已改變了 180度，到達布儒斯特片
3時其振動方向依然平行于入射面，因此可以穿過布儒斯特片3，穿過增益介質(zhì)區(qū)2進行受激放大，此時諧振腔處于高Q值狀態(tài)，受激輻射光在平凹反射鏡I和平面衍射光柵8組成的諧振腔之間振蕩放大，形成高峰值功率激光，最后通過平面衍射光柵8的零級耦合輸出。通過對電光Q開關(guān)6的驅(qū)動電源施加周期性的調(diào)制信號，實現(xiàn)諧振腔高Q值和低Q值的周期性突變，從而實現(xiàn)激光器的調(diào)Q脈沖輸出。
[0023]本發(fā)明具有激光脈沖寬度窄、峰值功率高、激光同步性和穩(wěn)定性高等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)氣流氟化氫激光高峰值功率脈沖輸出，可應(yīng)用于光電對抗、激光探測及成分分析等領(lǐng)域。
【主權(quán)項】
1.RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器，其特征在于包括:沿輸出激光的前進方向，在光軸上依次設(shè)置有平凹反射鏡(I)、氟化氫增益介質(zhì)區(qū)(2)、布儒斯特片(3)、平凸透鏡(4)、平凹透鏡(5)、電光Q開關(guān)(6)、1/4波片(7)、平面衍射光柵(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器，其特征在于:所述的布儒斯特片為藍寶石晶體，與光軸的夾角為60.5度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器，其特征在于:所述的平凸透鏡(4)、平凹透鏡(5)的材料為CaF2,晶體構(gòu)成，每塊透鏡的前后表面均鍍有增透膜；所述平凸透鏡(4)和平凹透鏡(5)組成縮束器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器，其特征在于:所述的電光Q開關(guān)(6)采用雙晶體結(jié)構(gòu)，由兩塊相同尺寸的磷酸鈦氧銣晶體構(gòu)成，每塊晶體的前后兩個通光表面均鍍有增透膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器，其特征在于:所述的電光Q開關(guān)(6)由與其匹配的電源驅(qū)動器控制，采用外加方波升壓式調(diào)制，以實現(xiàn)IHz-1OkHz連續(xù)調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器，其特征在于:所述的1/4波片(7)為晶體結(jié)構(gòu)，由釩酸釔晶體構(gòu)成，晶體的前后表面均鍍有增透膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器，其特征在于:所述的平面衍射光柵(8)以Litt1w自準直方式放置，氟化氫激光以平面衍射光柵(8)的一級衍射在由平凹反射鏡(I)、氟化氫增益介質(zhì)區(qū)(2)、布儒斯特片(3)和平面衍射光柵(8)組成的諧振腔內(nèi)進行振蕩放大，由平面衍射光柵(8)的零級耦合輸出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種RTP電光調(diào)Q氣流氟化氫激光器，該激光器采用穩(wěn)定腔結(jié)構(gòu)，沿輸出激光的前進方向依次設(shè)置有平凹反射鏡、增益介質(zhì)區(qū)、布儒斯特片、平凸透鏡、平凹透鏡、電光Q開關(guān)、1/4波片、平面衍射光柵。本發(fā)明激光器利用RTP晶體的電光效應(yīng)進行調(diào)Q，通過對驅(qū)動電源施加調(diào)制信號，改變RTP晶體的相位延遲，對通過晶體的氟化氫振蕩光的偏振特性進行控制，實現(xiàn)諧振腔高低Q值的周期性突變，從而實現(xiàn)氟化氫激光的調(diào)Q脈沖輸出。其具有開關(guān)時間短、峰值功率高、激光同步性和穩(wěn)定性高等優(yōu)點，可應(yīng)用于光電對抗、激光探測及成分分析等領(lǐng)域。
【IPC分類】H01S3-115
【公開號】CN104659645
【申請?zhí)枴緾N201310579574
【發(fā)明人】王元虎, 多麗萍, 金玉奇, 唐書凱, 李留成, 于海軍, 汪健, 曹靖, 康元福
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月18日