[发明专利]一种基于晶体拉曼技术的准连续589nm激光器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于晶体拉曼技术的准连续589nm激光器及其应用，属于激光器的技术领域。

背景技术

激光导引星可以用作自适应光学(AO)的参考信标，大幅增加天文望远镜上AO的天空覆盖率。在地面上发射一束589nm(对应钠D₂线)激光，照射高度80km～100km处大气层的钠原子，引起钠原子共振产生后向散射荧光，就可以获得钠导星。通过这种方式，在那些看不见自然星的天空位置，就可以用人造的“星星”替代自然星体。AO用这些激光导引星作为参考光源去探测大气湍流效应，为变形镜提供反馈信号，补偿由于湍流引起的成像模糊效应。钠激光导引星与10km～20km处的瑞利激光导引星相比，聚焦非等晕(圆锥效应)更小，并且它们可以探测大气全部范围内的湍流效应。因此波长为589nm的钠导星激光，在天文、国防等领域都有着重要应用，目前包括美国、德国、日本、澳大利亚以及我国等多个国家都在花大力气进行这方面的研究。目前较成熟的研究方案包括燃料激光器、固体激光和频、光纤拉曼放大倍频。由于各种方案实现过程中都有极大的难度，因此除了这三种方案外，各国研究者们还在进行其它方案的探索，包括光纤激光器和频、光参量放大和频、光泵浦量子阱半导体激光器倍频等。

除了上述几种方案外，还有一种可行的方案就是晶体拉曼技术。目前为止，基于晶体拉曼技术的589nm钠导星激光器按照工作方式的不同可以分为三类：锁模激光器、连续激光器和调Q激光器。2014年，中国科学院理化技术研究所利用和频的方式获得了33W准连续589nm钠导星激光的输出，并且在试验中成功观测到钠导星，让人们意识到这种新的工作模式：准连续工作模式，更适合做一个钠导星激光源。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于晶体拉曼技术的准连续589nm激光器。本发明利用准连续泵浦的泵浦源和拉曼晶体获得准连续的1178nm拉曼光，然后通过倍频的方式获得了一种准连续工作状态的589nm激光器。本发明激光器可做为钠导星激光源广泛应用于天文、国防等领域。

本发明还提供一种上述激光器的应用方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于晶体拉曼技术的准连续589nm激光器，包括沿光路依次设置的后腔镜、激光泵浦源、增益介质、调Q元件、拉曼晶体、倍频晶体和输出镜；所述的拉曼晶体根据不同增益介质输出波长的不同选择，使其产生的拉曼光为1178nm。所述拉曼晶体可以为BaWO₄、SrWO₄、CaWO₄、KTA、NaNO₃或金刚石等，其长度为0.5mm-500mm；所述的倍频晶体为KTP、LBO等，其长度为0.5mm-100mm，且切割时应满足相位匹配条件。

所述增益介质的两个通光面上都镀有对泵浦光、基频光和拉曼光透过率大于99％的增透膜；

所述拉曼晶体的两个通光端面上都镀有对泵浦光、基频光和拉曼光透过率大于99％的增透膜；

在倍频晶体的入射面镀有对基频光和拉曼光透过率大于99％的高透膜和对589nm光反射率大于99％的高反膜，在倍频晶体的出射面镀有对基频光、拉曼光和589nm光透过率大于99％的增透膜；

所述的后腔镜镀有对基频光和拉曼光反射率大于99％的高反膜；

所述的输出镜镀有对基频光和拉曼关反射率大于99％的高反膜和对589nm光透过率大于99％的增透膜。

根据本发明优选的，所述的激光泵浦源为准连续泵浦的泵浦源，功率范围2W-100kW，其泵浦方式为端面泵浦或侧面泵浦。本发明通过准连续泵浦的方式使得激光的工作状态为准连续状态，利用不同的激光晶体和拉曼晶体的组合获得1178nm的拉曼光，然后通过倍频获得589nm激光器。

根据本发明优选的，所述基于晶体拉曼技术的准连续589nm激光器还包括耦合系统，即，当所述泵浦源的泵浦方式为端面泵浦时，则在激光泵浦源和增益介质之间设置有耦合系统。

根据本发明优选的，所述的增益介质为Nd:YVO₄晶体、Nd:YAG晶体或Nd:GGG晶体，所述增益介质的长度为0.5mm-500mm。

根据本发明优选的，所述的调Q元件为声光调Q或为电光调Q。

根据本发明优选的，所述后腔镜为平平镜、平凹镜或平凸镜。

根据本发明优选的，所述输出镜为平平镜、平凹镜或平凸镜。