[发明专利]一种双波长可调谐固体激光器及其应用

权利要求书

1.一种双波长可调谐固体激光器，其特征在于，该激光器包括泵浦源和谐振腔，所述谐振腔包括后腔镜、固体激光介质、偏振器、第一利特曼光栅结构和第二利特曼光栅结构；

固体激光介质发出激光、沿激光射出方向设置偏振器；所述激光经偏振器后分为水平偏振方向和垂直偏振方向射出，在所述水平偏振方向设置有第一利特曼光栅结构；在所述垂直偏振方向设置有第二利特曼光栅结构；

所述第一利特曼光栅结构包括第一闪耀光栅和第一调谐镜：经所述偏振器水平偏振射出的水平偏振光经第一闪耀光栅衍射，一级衍射光经第一调谐镜反射回谐振腔，形成振荡，零级衍射光输出；

在所述偏振器与第二利特曼光栅结构之间设置有二分之一波片；所述第二利特曼光栅结构包括第二闪耀光栅、第二调谐镜；经所述偏振器垂直偏振射出的垂直偏振光经二分之一波片改变偏振方向，经第二闪耀光栅衍射，一级衍射光经第二调谐镜反射回谐振腔，形成振荡，零级衍射光输出。

2.根据权利要求1所述的一种双波长可调谐固体激光器，其特征在于，所述水平偏振光在所述第一闪耀光栅上的入射角范围是60-89.9°；所述垂直偏振光在所述第二闪耀光栅上的入射角范围是60°—89.9°。

3.根据权利要求1或2所述的一种双波长可调谐固体激光器，其特征在于，所述第一闪耀光栅和第二闪耀光栅均为金属镀膜的锯齿形闪耀光栅，刻线范围均为900线/mm—1800线/mm，一级衍射效率均为10%—98%。

4.根据权利要求1所述的一种双波长可调谐固体激光器，其特征在于，所述第一调谐镜和第二调谐镜均为镀膜平面镜，所述的镀膜为对激光的反射率大于99%的增反膜。

5.根据权利要求1所述的一种双波长可调谐固体激光器，其特征在于，所述固体激光介质为宽谱激光增益介质，其荧光线宽，即半峰全宽≥5纳米；所述固体激光介质根据工作波长不同，两个通光面上都镀有对泵浦光和激光的透过率大于99%的增透膜。

6.根据权利要求1所述的一种双波长可调谐固体激光器，其特征在于，所述固体激光介质所掺杂的激活离子为：钕、镱、铒、铥、钬、铬、钴和钛中的一种或几种；所述激活离子的掺杂浓度为0.05 at. %—10 at. %。

7.根据权利要求1所述的一种双波长可调谐固体激光器，其特征在于，所述泵浦源是半导体激光器或闪光灯泵浦系统；泵浦方式是端面泵浦或侧面泵浦。

8.根据权利要求1所述的一种双波长可调谐固体激光器，其特征在于，所述谐振腔后腔镜的光入射面镀以对泵浦光的高透膜，在光出射面镀以对激光的高反膜，反射率大于99%；所述后腔镜为平平镜、平凹镜或平凸镜；所述偏振器为体偏振器或偏振片，所述偏振器对水平偏振光高透，垂直偏振光高反；所述二分之一波片两面均镀有对激光的透过率大于99%的增透膜。

9.根据权利要求1所述的一种双波长可调谐固体激光器，其特征在于，所述后腔镜和固体激光介质之间还设置有调Q装置；所述调Q装置为电光调Q装置、声光调Q装置或可饱和吸收体被动调Q装置；在所述后腔镜的前部设置有激光二级管LD和光纤耦合系统。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述双波长可调谐固体激光器的工作方法：

该激光器利用偏振器将一个固体激光介质产生的激光分为互相独立振荡的水平偏振光和垂直偏振光两束激光；

再分别由第一利特曼光栅结构和第二利特曼光栅结构分别进行调谐输出；由于采用的固体激光介质具有宽光谱特性，因此两路激光分别能够在波长范围10—100nm的波长范围内连续地进行调谐；

所述第一闪耀光栅对p偏振态，即，对水平偏振的激光一级衍射效率最高，而对s偏振态，即，对垂直偏振的激光一级衍射效率最低；其它偏振态激光的一级衍射效率介于水平偏振激光一级衍射效率和垂直偏振激光一级衍射效率之间；

在垂直偏振态的光路的第二利特曼光栅结构与偏振器之间加入一片二分之一波片：通过转动二分之一波片，改变这一路激光的偏振方向，平衡两路激光的输出能量和时间同步性。