[发明专利]基于变透过率腔镜的激光器输出功率优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光器输出功率的优化方法，特别涉及一种基于变透 过率腔镜的激光器输出功率优化方法，属于激光技术领域。

背景技术

激光具有方向性好、相干性高、功率密度高等特点，在民用及军事领 域均有广泛的应用，可应用于光谱分析、遥感探测、激光雷达及红外制导 等领域。为获得低阈值、高效率的激光输出，激光谐振腔的优化设计非常 重要。根据激光器的输出原理可知，对于一定的泵浦功率及振荡波长，存 在一个最佳耦合输出率(即腔镜对振荡光的透过率)，使输出功率达到最 大值。

对于耦合输出率的优化，目前常用的方法为理论计算结合实验实测。 即先通过理论计算和工程经验确定腔镜的最佳透过率的范围；然后在确定 的范围内，按照一定的步长，制作一系列透过率不同的腔镜；最后采用实 验的方法，通过对比采用不同透过率腔镜时激光器输出功率的大小来确定 腔镜透过率的最佳值，实现对输出功率的优化。这种传统的优化方法不仅 费时费力，大大增加了研制费用；且无法同时实现不同泵浦条件下的优化， 在工程应用上非常不便。

发明内容

本发明的目的是为了解决通常激光器无法针对不同工作功率实现在线 输出功率优化的问题，提供一种基于变透过率腔镜的激光输出功率优化方 法。

本发明结合激光输出波长的调谐特性，采用这一方法，可在不更换谐 振腔元件和不改变谐振腔结构的条件下，实现对不同工作状态下激光输出 功率的在线优化。同时，也避免了因制作多个耦合输出镜所造成的研制成 本增加。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

基于变透过率腔镜的激光输出功率优化方法，其步骤包括：

步骤一：依据设计指标对激光输出特性的要求，采用相应原理公式， 计算所需泵浦源的输出功率；

步骤二：根据泵浦功率范围及最佳透过率公式计算不同泵浦功率下的 最佳透过率值；

步骤三：根据激光器振荡波长的调谐特性确定变透过率腔镜的镀膜要 求；

步骤四：根据镀膜要求，进行变透过率腔镜制作；

步骤五：采用选定的泵浦源及变透过率腔镜搭建激光器系统；

步骤六：设定泵浦功率，调节激光谐振腔以获得激光输出；

步骤七：对激光波长进行调谐，此时激光器的透过率被调制。测量工 作于不同波长时激光器的输出功率，找出输出功率最大时对应的激光波长， 这一波长对应的透过率即为此泵浦功率下激光器的最佳透过率；

步骤八：使激光器稳定工作在最佳透过率处，获得最高输出功率，即实 现了激光器输出功率的在线优化。

步骤一中对于不同的激光器系统，其具体计算公式不同。例如，对于常 见的连续运转、四能级激光器来说，当腔镜透过率为最佳时，其输出功率 可表示为：

Pout=g0lIsA(1-δ/2g0l)2---(1)]]>

式中g₀为振荡光的小信号增益，与泵浦功率有关：

g₀＝στ_fη_Qη_SV_Bη_abP_pV/hv_L(2)