[发明专利]全固态激光器腔内损耗的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术，具体是一种对激光器腔内损耗进行测量的方法，尤其适用于非注入锁定结构的全固态激光器腔内损耗的测量。

背景技术

全固态激光器因其结构紧凑，体积小巧，运转稳定等优点而被广泛应用于激光测距，激光显示，量子通讯，激光雷达等领域。而要想获得高效稳定的全固态激光器，我们必须知道激光器的腔内损耗，因为激光器的腔内损耗和激光器增益之间的关系是决定激光器运转状态的关键。

目前测量固体激光器腔内损耗最常用的方法是Findlay-Clay分析法。该方法首先测量不同输出耦合镜透射率下的泵浦阈值，再利用输出耦合镜透射率与泵浦阈值的关系，通过计算得到激光器的腔内损耗值。这种方法需要更换几组不同透射率的输出耦合镜，且需要输出耦合镜透射率的变化比较大，才能对激光器的腔内损耗进行准确测量。Findlay-Clay分析法在更换输出耦合镜透射率的时候，难免改变激光器的腔型结构，给腔内损耗的测量带来较大的误差，而且对已经调试和封装好的激光器无能为力。

另一种方法是在谐振腔内插入平板透明介质，通过调整反射损耗的方法来测算腔内损耗。这种方法为了达到调整反射损耗的目的，需要改变平板透明介质在激光谐振腔内的放置角度，这样不仅会引起激光在谐振腔内传输时的偏折，影响激光器的运转效率和运转状态，而且对于调试和封装好的激光器同样无能为力。

此外，还有一种方法是通过测量激光器输出功率和泵浦功率的关系，再利用速率方程进行数值拟合，进而确定激光器的腔内损耗。尽管这种方法可以测量调试和封装好的激光器腔内损耗，然而这种方法需要对增益介质在工作时的能级跃迁过程必须有一个全面的了解，否则测量结果的准确性和可靠性很难保证。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明提供一种操作简单、结果准确、易于在研究和生产中实施的全固态激光器腔内损耗的测量方法。

本发明的发明原理为：激光器的腔内损耗作为激光器噪声来源的一种会激发弛豫振荡，而且腔内损耗的大小直接决定着激光器输出功率的大小，因此激光器的弛豫振荡频率和腔内损耗以及输出功率均有一定的关系。而在实验中，我们容易测量激光器的输出功率和弛豫振荡频率，利用实验测量到的激光器输出功率和弛豫振荡频率值即可计算出激光器的腔内损耗值。

自由运转的全固态激光器在稳定运转时，其输出光场均会存在一定的强度噪声起伏。激光器强度噪声的来源主要有输出耦合镜引入的真空起伏，泵浦源的强度噪声，自发辐射噪声，偶极起伏噪声以及由腔内损耗引起的噪声。这五种噪声源均会激发弛豫振荡，而引起弛豫振荡最主要的因素是真空起伏，偶极起伏和腔内损耗引起的噪声。而激光器的弛豫振荡频率可以表示为：

fRRO=12π(κm+κl)GκmNhvPout---(1)]]>

2κ_m表示输出耦合镜引起的腔衰减速率，可以表示为：

2κ_l表示腔内损耗引起的腔衰减速率，可以表示为：

其中，T为输出耦合镜的透射率，δ_c为激光器谐振腔的腔内损耗，L为激光器谐振腔长度，c为光速。