[实用新型]一种半导体泵浦碱金属蒸气激光MOPA系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种碱金属蒸气激光器，尤其是涉及一种半导体泵浦碱金属蒸气激光的MOPA系统。 

背景技术

半导体激光列阵(LDA)泵浦碱金属蒸气激光DPALs(diode-pumped alkali vopor lasers)是近几年引起人们极大兴趣并取得快速发展的新型激光器件，具有量子亏损小、热管理性能高等优点，有望获得具有高光束质量的高效高功率近红外激光输出。这些近红外激光在激光冷却、定向能量传输、材料处理等方面有广泛的应用前景。增益介质广泛使用的是铷(Rb)和铯(Cs)。一方面，为获得高功率的碱金属蒸气激光，需要用高功率的半导体激光列阵做泵浦源，但泵浦源线宽一般比多普勒展宽后的碱金属原子吸收线宽大3-4个数量级，两者线宽的失调是限制泵浦效率的关键因素，因此，如何使泵浦光源的线宽与碱金属原子吸收线的线宽相匹配是实现高效高功率DPALs的关键问题，有两种方法，一种是在碱金属蒸气池中充入较高压强的缓冲气体（乙烷和氦气混合气体）来增宽吸收线宽到10GHz以上。另一种是利用激光选频技术有效压缩外腔式二极管激光的线宽至10GHz量级。另一方面，DPALs的泵浦方式有横向泵浦与纵向泵浦两种，在实验上都取得了很好的结果，但是这两种方式在高功率泵浦时，都存在由于径向温度梯度使增益介质折射率不均匀而带来热透镜效应的问题，导致输出功率不稳定和腔模与泵浦光的失调，影响了光束质量，同时限制了提高激光功率。 

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种半导体泵浦碱金属蒸气激光的MOPA（Maser Oscillator Power Amplifier）系统，该系统将两种线宽匹配方法结合，使用全息光栅选频将LDA线宽压缩至十几至几十GHz，并在增益介质池中充入缓冲气体展宽碱金属原子吸收线至此宽度左右，提高两者匹配程度，从而有效的提高泵浦效率；同时使用两个增益介质池，一个为主振荡池，一个为放大池，主振荡池产生的激光作为种子光与4/5的泵浦光在第二偏振分束镜处汇合，一同入射到放大池中，放大池产生的碱金属蒸气激光输出就是放大了的激光，可将碱金属蒸气激光功率放大数倍以上。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

半导体激光列阵发出的泵浦光经快轴准直镜、第一平凸透镜、第一半玻片、第二平凸透镜后经全息光栅反射至第一反射镜反射后，再经柱透镜、第三平凸透镜、第四平凸透镜至分束镜分为两路泵浦光，经分束镜后的一路泵浦光经第一凸透镜至第一偏振分束镜，经主振荡池到高反镜，高反镜反射的光再次经主振荡池后入射至第一偏振分束镜，经输出耦合镜到第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第二半波片、第二凸透镜至第二偏振分束镜，光经放大池、第三偏振分束镜后分为两路光，至第三偏振分束镜的一路输出光为碱金属蒸气激光接功率计，另一路输出光为剩余泵浦光；经分束镜的另一路泵浦光至第三半波片、第三凸透镜，在第二偏振分束镜与另一路光重叠；在同一直线上的各元件的中心在同一光轴上。

所述的半导体激光列阵前端面镀有抗反膜，且其前端在第一平凸透镜的焦点上，第一半玻片同时在第一平凸透镜、第二平凸透镜的焦点上，全息光栅在第二平凸透镜的焦点上，快轴准直镜距半导体激光列阵前端的距离在实验中调节确定，以准直后的光斑边缘清晰亮度集中为准；第三平凸透镜和柱透镜的距离为两者焦距之和，第三平凸透镜和第四平凸透镜的距离为两者焦距之和。 

所述的主振荡池在第一凸透镜的焦距以内。 

所述的放大池在第二凸透镜的焦距以内。 

所述的第一反射镜与全息光栅平行，第二反射镜与第三反射镜平行，第三反射镜与第四反射镜垂直。 

本实用新型具有的有益的效果是： 

使用由快轴准直镜、第一平凸透镜、第二平凸透镜与全息光栅组成的半导体激光线宽压缩系统，同时在主振荡池、放大池中充入研究后确定的优化气压值的缓冲气体以展宽碱金属原子吸收线，能够将LDA线宽有效压缩至展宽后的碱金属原子吸收线宽的量级，实现两者线宽的匹配。将泵浦光按1:4的比例分配给主振荡池与放大池两个增益介质池，由于两振荡池结构完全相同，保障了光束质量，同时分散了热量，并可将功率放大数倍以上，已在实验上取得了良好的结果。

附图说明

附图1是本实用新型的光路图。