[实用新型]通过驱动固体激光器增益介质消除空间烧孔效应的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种消除固体激光器空间烧孔效应的装置，具体的说就是将固体激光器的增益介质固定在压电陶瓷上，通过驱动压电陶瓷使得增益介质在轴向产生位移，来消除激光器工作物质的空间烧孔现象的装置。

背景技术

对于常见的驻波腔激光器来说，腔内振荡的纵模在空间上具有完全确定的驻波图样，光强沿腔轴并不是均匀分布的，因此随着腔轴上各点的反转粒子数的不同，增益也就不同。在某个纵模达到阈值并开始振荡后，随着激发的增强，在驻波波腹处的反转粒子数因被该纵模大量消耗，其值变为最小，而在波节处则最大。因而增益沿腔轴呈周期性变化，这种现象称为空间烧孔效应。由于增益空间烧孔效应的存在，凡满足驻波振荡条件的各纵模就会利用空间不同部分的反转粒子数同时产生振荡，这一现象称为纵模的空间竞争。如果激活粒子的空间转移很迅速，空间烧孔便无法形成。但是在固体工作物质中，激活粒子被束缚在晶格上，借助粒子和晶格的能量交换形成激发态粒子是空间转移，激发态粒子在空间转移半个波长所需的时间远远大于激光形成所需的时间，所以空间烧孔不容易消除。

在未采取选频措施时，驻波腔激光器通常为多纵模运转。多纵模运转会引起很多问题，如使激光输出频带加宽、激光时间和空间相干性变差、纵模竞争导致输出功率不稳等问题。尤其是在腔内插入非线性光学器件时，不同的纵模之间还会在极化物质中相互耦合，产生随机的和频、差频等现象，使输出激光的质量进一步下降。所以消除空间烧孔效应以尽量实现激光器的单纵模输出是一个需要解决的问题，目前已有的方法主要有以下几种：

1、短程吸收法：其原理是使激光器增益介质短，这样粒子的空间转移很迅速，就不会产生空间烧孔，也就不会形成多纵模振荡。这种方法比较简单，但是只能消除部分空间烧孔，且难以得到较高的泵浦吸收效率。{激光与红外}杂志2001年第4期、由郑权，檀慧明，赵岭所著“LD泵浦全固体单频YVO4/KTP绿光激光器研究”的文章中所述的既是此列。

2、采用含光隔离器的环形行波腔，利用谐振腔内的光隔离器使得腔内光束仅沿单一方向行进，从而形成行波场振荡来消除空间烧孔。这种方法输出稳定性好，受外界影响小，但是大功率泵浦下会产生多横模，且调节困难。华东师范大学硕士学位论文.2004.由武愕所著“半导体泵浦的全固化单纵模激光器”一文中述及的既是此列。

3、采用扭转模腔：其原理是利用两块λ/4波片使谐振腔内的激光在激光晶体中形成一个均匀能量分布的驻波场，即介质中反转粒子数在空间上均匀分布，便可以消除空间烧孔。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有消除空间烧孔效应方法的不足，提供一种更方便有效、低成本的利用压电陶瓷驱动固体激光器增益物质来消除空间烧孔效应的装置。

本实用新型的技术方案是按以下方式实现的：

一种通过驱动固体激光器增益介质消除空间烧孔效应的装置，包括固体激光器、压电陶瓷和驱动电路，其特征在于压电陶瓷为长条形，被固定在固体激光器增益介质下面的底座上，压电陶瓷的轴向和增益介质的轴向方向一致；驱动电路为产生三角波信号的电路，其信号输出端通过导线和压电陶瓷连接，由于压电陶瓷的逆压电效应和电致伸缩效应，压电陶瓷在轴向伸缩致使固体激光器的激光增益介质沿轴向产生λ/4位移，使固体激光器的增益介质得到有效的利用，从而消除固体激光器的空间烧孔效应。

所述的驱动电路是频率和输出电压可调的电压驱动电源，其频率为10Hz-30KHz，输出电压为0V-+4V。

一种利用上述装置消除固体激光器空间烧孔效应的方法，步骤如下：

1、打开固体激光器的电源，使其正常工作；将激光功率测量装置放置在固体激光器的输出端以备测量功率之用；

2、将驱动电路的输出端通过导线和压电陶瓷连接好，打开驱动电路的电源，使驱动电路产生稳定的三角波信号；

3、调整驱动电路的频率，同时由激光功率测量装置观察有无输出功率的变化，如无功率的变化时，缓慢增加驱动电路的电压值，再调整驱动电路的频率，当激光功率测量装置观察到有输出功率的变化时，反复调整驱动电路的频率，使固体激光器的输出功率最大时，此时即为消除固体激光器的空间烧孔效应后所得的测量值。

本实用新型消除空间烧孔效应的工作原理如下：