[发明专利]一种双腔结构激光器系统及其能量可控调谐方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光器系统的能量可控调谐方法，适用于所有具有双腔结构的激光器系统，特别是对能量及能量稳定性具有较高要求的气体激光器系统。

背景技术

气体激光器以气体或蒸气作为工作物质产生激光，以电激励方式最为常见。双腔结构(MOPA、MOPO、MORRA、MOPRA)的引入主要是为了实现激光器窄线宽大能量同时输出的特性，其基本思想是利用主振荡腔产生窄线宽小能量种子光，注入到功率放大腔进行放大，从而输出窄线宽大能量的优质激光。在满足大能量输出特性的同时，能量的可控调谐具有更重要的应用价值。

具有双腔结构的激光器系统输出能量与放电电压、工作气体配比以及双腔之间放电时间延迟等因素有关，理论上可以通过调节放电电压和间歇性补充工作气体以及改变双腔之间的放电时间延迟等方式来控制双腔结构的激光系统的输出能量。然而对于放电泵浦系统，放电电压的可调节范围有限，因而能量的可调节范围受到限制，而且激光器输出能量稳定性是随着放电电压降低逐渐变差；间歇性补充工作气体，操作复杂，且补充策略很难精确确定。

图1是双腔结构的激光器系统的输出能量及能量稳定性随双腔放电延时变化的关系示意图。如附图1所示，Sigma定义为固定时间窗口条件下，脉冲能量大小与脉冲能量平均值的偏离程度。在t₀延时条件下，输出能量最大且能量稳定性最佳；当向t₀两侧调节延时实现输出能量调谐时，能量稳定性随之恶化。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在提出一种用于双腔结构激光器系统的新的能量可控调谐方法，克服现有的能量调谐范围有限、操作复杂，调节精度不高的缺点。

(二)技术方案

本发明提出一种双腔结构激光器系统，包括主振荡腔、功率放大腔和线宽压窄模块和光能调节元件，光能调节元件设置于主振荡腔与功率放大腔之间，以使得由主振荡腔输出的种子光经过该光能调节元件后入射到功率放大腔，并且，该光能调节元件能够改变入射到其上的激光的能量。

根据本发明的具体实施方式，所述光能调节元件是窗片，所述种子光入射到该窗片的入射角的范围为56.3°～90°。

根据本发明的具体实施方式，所述窗片固定于带控制器的电机转台上，控制器控制该电机转台的转动以调节种子光入射到窗片角度。

根据本发明的具体实施方式，所述光能调节元件是偏振片，所述偏振片的偏振化方向与所述种子光的光轴垂直。

根据本发明的具体实施方式，所述偏振片固定于带控制器的电机旋转盘上，控制器控制该电机旋转盘的转动以调节种子光的偏振方向与所述偏振片的偏振化方向的夹角。

本发明还提出一种上述双腔结构激光器系统的能量调谐方法，所述方法包括：在所述主振荡腔与功率放大腔之间设置光能调节元件，该光能调节元件能够改变入射到其上的激光的能量，使得由主振荡腔输出的种子光经过该光能调节元件后入射到功率放大腔。

(三)有益效果

本发明利用双腔结构的激光器系统的输出能量随着注入种子光能量变化而变化的特点，通过改变注入功率放大腔的种子光能量，实现双腔结构的激光器系统的输出能量的可控调谐。

本发明可实现较大范围的能量可控调谐，且调节过程中对激光器系统的输出能量的稳定性影响较小。

附图说明

附图1是双腔结构的激光器系统的输出能量及能量稳定性随双腔放电延时变化的关系示意图

附图2是本发明的能量可控调谐的双腔结构激光器系统的示意图；

附图3为本发明的能量可控调谐的双腔结构激光器系统的实施例的结构示意图；

附图4是本发明的实施例一的种子光入射到窗片的光路图；

附图5是本发明的实施例一的p或s偏振光的透射率随入射角θ₁的变化的关系图；

附图6显示了本发明的实施例一的以入射的p偏振光的偏振度(pd)分别为100％、95％、90％的情况为例的激光能量透射率E_out/E_in随入射角变化的关系图；

附图7显示了本发明的实施例二的以入射的p偏振光偏振度(pd)分别为100％、95％、90％的情况为例的激光能量透射率随偏振角的变化的关系图。

具体实施方式

一方面，本发明利用窗片的透射光能量随着入射光入射角度变化而变化的原理，在主振荡腔和功率放大腔之间放置一块窗片，窗片置于带有控制器的电机转台上。