[发明专利]一种扭转模腔单纵模激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其是涉及一种扭转模腔的单纵模固体激光器。

背景技术

高效单纵模激光器是近几年来半导体泵浦的固体激光器的发展方向之一，它在相干雷达通讯及高分辨光谱等领域都有广泛应用。从理论上分析，在驻波腔均匀加宽固体激光器中，由于模竞争的因素，激光器应以单个或几个优势模振荡。然而在实际中，激活介质增益的空问的非均匀性和由驻波模所造成的空间烧孔效应，使得激光器成为多纵模振荡。空间烧孔效应是由于介质中反转粒子的空间分布不均匀造成的，那么只要使得介质反转粒子能够在空间上均匀分布，便可以消除空间烧孔。

扭转模腔是一种常用的获得高质量单纵模激光的方法。它是通过控制腔内激光的偏振态，使两束反向传播的正交圆偏振光在增益介质中形成沿通光方向空间分布均匀的光场，最终消除空间烧孔并获得单纵模激光的输出。常规的扭转模腔单纵模激光器中，增益介质的两边是两片快轴正交或平行的1/4波片，如图1所示。线偏光沿轴向传播，偏振方向与波片1主轴成45°，将其电矢量分解后的琼斯矩阵为：

经过波片1后电矢量变化为：

成为圆偏光；通过第二个波片后，再次产生π/2的相移又重新变为线偏光。经过腔镜反射反向，再次通过四分之一波片，线偏振光又演变为圆偏振光：

这样的电场分布可以看作是一个圆偏振的驻波，或存在π/2相位差的两个正交的线偏振光。由电场的分布，我们可以获得光强的分布:       

由此可以得到光强的空间分布与光束的位置无关的结论，也就是说沿谐振腔轴线上不存空间烧孔，激光器以单纵模状态运行。

但是在常规的扭转模腔单纵模激光器中，增益介质在沿谐振腔轴线方向必须是各向同性的，才能使圆偏振光在其中稳定的传播。因此，多数扭转模激光器都选取了各向同性的激光晶体如Nd:YAG作为增益介质；而且由于扭转模腔结构由腔内光场的偏振态决定，所以会因激光增益介质的热致双折射效应而遭到破坏。

发明内容

本发明目的是提供一种结构简单、低成本的单纵模激光器。

      本发明扭转模腔激光器包括全反射镜、法拉第旋转器、增益介质、儒斯特角片、输出反射镜；扭转模腔由全反射、输出反射镜构成，扭转模腔内部放置增益介质，其两侧分别放置两个法拉第旋转器来替代常规扭转模腔内使用的1/4波片，法拉第旋转器（104）后放置布儒斯特角片。

所述的布儒斯特角片放置方向与激光晶体的光轴成45°角，以实现线偏光输出。所述的增益介质是Nd: YAG或Yb:YAG、Nd:GdVO4、Nd:YLF、Tm:YA。

附图说明

图1 是常规扭转模腔的结构示意图。

图2是本发明实施方式一的结构示意图。

附图标号说明：全反镜101；法拉第旋转器102、104；增益介质103；布鲁斯特角片105；输出反射镜106。

图3 是本发明实施方式二的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

我们使用两个法拉第旋转器102、104来替代常规扭转模腔内使用的1/4波片。法拉第旋转器由磁光玻璃构成，玻璃在强磁场的作用下具有旋光性，加在玻璃棒上的磁场引起了平行于磁场方向传播的线偏振光偏振面的旋转，本专利中的法拉第旋转器单次穿过可使得线偏振光朝一固定的方向旋转45°。泵浦光一般为LD发出的线偏光，经过全反射镜101后进入法拉第旋转器102，线偏光发生45°偏转。经过增益介质103后再次进入法拉第旋转器104，再次偏转45°。当光线经过布鲁斯特角片105时，偏振光不发生变化。然后经过输出反射镜106沿原路返回，经过法拉第旋转器104再次偏转45°，此时光的偏振方向与经过增益介质103前的偏振方向相垂直。因此这两束反向传播的偏振光在增益介质中形成沿通光方向空间分布均匀的光场并在腔内来回振荡，这样便消除空间烧孔并获得了激光单纵模的输出。而当激光通过与激光晶体的光轴成45°角放置的布儒斯特角片105时，可以进一步实现激光偏振方向的恒定，然后经输出反射镜106输出。

法拉第旋转器102、104可以采用圆形的或是方形的磁环，或是采用线圈控制旋光晶体的磁场方向或是大小，当撤掉磁场后，垂直线偏光在布角片处有一个衰减，一来回后，激光不能自再现不能振荡。这样可以实现此种激光器的主动调Q运转，或是使用被动调Q来实现被动调Q 输出，亦或是实现主被动相结合的调Q输出方式。