[发明专利]一种提高输出光束质量的偏振式的调Q激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体为一种提高输出光束质量的偏振式的调Q激光器。

背景技术

脉冲激光在工业加工、激光雷达、远程传感、非线性频率变换等领域发挥着重要的作用。目前，被动调Q技术是比较常用的产生短脉宽、高重复频率、高峰值功率激光脉冲输出的方法之一。但在很多工业及军事应用中，还要求激光输出光束具有稳定的线偏振特性和较高的光束质量，尤其是在非线性频率变换和用于激光功率放大的脉冲种子源中。

被动调Q激光器区别于主动调Q激光器，只需在腔内插入可饱和吸收体，无需外部驱动源控制，具有体积小、结构简单、制作成本低等优点，但采用被动调Q技术的脉冲激光器在工业及军事应用中通常存在以下问题：被动调Q激光器中由于可饱和吸收体的各向异性吸收特性，导致两个正交偏振的脉冲信号随机输出，不利于激光器稳定工作，而且当这种激光器用于MOPA功率放大时，对其输出光束质量提出了较高要求，极大限制了被动调Q激光器的广泛应用(Y. Wang, M. Gong, P. Yan, et al. Stable polarization short pulse passively Q-switched monolithic microchip laser with [110] cut Cr⁴⁺:YAG[J]. Laser Phys. Lett, 2009, 6 (11),788–790；R. Bhandari and T. Taira, “Megawatt level UV output from [110] Cr4+:YAG passively Q-switched microchip laser,” Opt. Express19(23), 22510–22514 (2011)；刘朗，秘国江，黄茂全，MOPA激光系统中LD 抽运的单纵模主振荡器[J].中国激光，2004,31(5):527~530)。

根据发明人的技术调研，针对被动调Q激光器存在的问题，已有专利报道利用可饱和吸收体的各向吸收异性得到被动调Q激光器的线偏振脉冲输出，利用可饱和吸收体的动态光阑特性得到被动调Q激光器的高光束质量输出，但欲满足其线偏振脉冲输出要求，对可饱和吸收体的切割方向有明确要求，需采用[110]方向切割的Cr⁴⁺:YAG（中国专利，公开号：CN 101034786A，可提高输出光束质量的偏振式的调Q激光器）。关于通过改变可饱和吸收体的切割方向从而实现稳定偏振的调Q脉冲激光输出的作用已有文献资料报道（H. Sakai, A. Sone, H. Kan, and T. Taira, in: Technical Digest of the 20th Anniversary Meeting Advanced Solid-State Photonics, Incline Village, NV, USA, January 29–February 1, 2006 (ASSP 2006), paper MD2.；Y. Wang, M. Gong, P. Yan, et al. Stable polarization short pulse passively Q-switched monolithic microchip laser with [110] cut Cr⁴⁺:YAG[J]. Laser Phys. Lett, 2009, 6 (11),788–790；R. Bhandari and T. Taira, “Megawatt level UV output from [110] Cr4+:YAG passively Q-switched microchip laser,” Opt. Express19(23), 22510–22514 (2011).）；关于可饱和吸收体的动态光阑特性对提高输出光束质量的作用已有文献资料报道，详见以下资料：郑权，陈颖新，赵岭，钱龙生，可饱和吸收体Cr:YAG 做被动调Q 元件时的选模作用[J].光子学报，2002,31(5),550~552；蓝信钜，激光技术，科学出版社，第二版，2005,125页；此外，采用变反射率镜作为输出耦合镜也具有提高输出光束质量的作用(克希耐尔著，孙文，江泽文等译，固体激光工程，科学出版社，2002,243页)。以上均不涉及利用偏振光泵浦，同时利用可饱和吸收体的动态光阑特性，获得被动调Q激光器的稳定线偏振和高光束质量输出的内容。