[发明专利]基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器

说明书

基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，涉及激光器领域，解决了现有调Q激光器存在的激光增益累积有限、激光输出效率低的问题。该激光器包括两个全反镜、1/4波片、两个激光增益介质、两个90度偏振旋转电光开关、两个45度偏振片、输出镜、两个泵浦源。在激光增益突变的瞬间，增益为两个激光增益介质增益之和，此时激光损耗近似于激光增益介质一的增益，激光增益与损耗的差为激光增益介质二的增益。通过调整激光增益介质二的增益可改变激光增益与损耗的差值，实现更高能量的高峰值窄脉冲激光输出。本发明通过光路的快速切换、双激光增益介质增益累加实现增益突升，获得高能量的高峰值窄脉冲激光输出，进一步提高激光器整体的激光输出效率。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器。

背景技术

自激光器发明以来，窄脉冲激光器在军事、科研、激光加工等领域取得了广泛的应用前景。目前主要采用以下几种方法获得窄脉冲激光：1、调Q技术，其特点是通过调整激光器谐振腔的Q值，使激光晶体积累足够高的增益，然后突然快速增大激光器谐振腔的Q值，使腔内迅速发生激光振荡，积累到较高程度的反转粒子能量会集中在很短的时间间隔内快速释放出来，从而获得窄脉冲宽度和高峰值功率的激光输出；2、腔倒空技术，与调Q技术相比，腔倒空技术的特点是积累腔内光子数，当腔内光子数达到最大时，输出镜反射率由100％降为0，光子迅速倒出腔外。

在激光器系统中，由于激光晶体自发辐射、晶体缺陷、镀膜、电光晶体消光比等原因，激光增益增长与泵浦能量注入并不成线性关系，从而限制着调Q能量的进一步增长，出现调Q能量饱和的情况。所以目前的高峰值窄脉冲激光器都是通过MOPA技术(主控振荡器的功率放大器)途径解决，通过本振调Q激光放大的方式实现高能量激光输出。

目前的调Q激光器中，激光器阈值并不是无限大，激光增益积累有限，限制了高峰值窄脉冲激光的进一步输出。为了获得更高能量的激光输出，通常做法是通过功率放大器来实现，这种做法存在的问题是激光输出效率偏低。

发明内容

为了解决现有调Q激光器存在的激光增益累积有限、激光输出效率低的问题，本发明提供一种基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，包括：全反镜一、1/4波片、激光增益介质一、90度偏振旋转电光开关一、45度偏振片一、输出镜、90度偏振旋转电光开关二、45度偏振片二、激光增益介质二、全反镜二、泵浦源一和泵浦源二；

所述泵浦源一和泵浦源二发出的泵浦光分别入射至激光增益介质一和激光增益介质二；

在泵浦开始时刻，对90度偏振旋转电光开关一施加半波电压，对90度偏振旋转电光开关二不施加电压，直到激光增益介质一的增益达到激光器谐振腔泵浦阈值时，将90度偏振旋转电光开关一电压退到0，同时对90度偏振旋转电光开关二施加半波电压；

通过45度偏振片一的作用使靠近输出镜的偏振为水平P偏振，水平P偏振光依次经45度偏振片一高透、90度偏振旋转电光开关一、激光增益介质一放大、1/4波片作用后变成圆偏振光，依次经全反镜一反射、1/4波片作用后变成垂直S偏振光，依次经激光增益介质一放大、90度偏振旋转电光开关一、45度偏振片一高反射作用后入射至90度偏振旋转电光开关二，经90度偏振旋转电光开关二的旋转90度作用后变成水平P偏振光，依次经45度偏振片二高透、激光增益介质二放大、全反镜二反射后入射至激光增益介质二，依次经激光增益介质二放大、45度偏振片二高透、90度偏振旋转电光开关二的旋转90度作用后变成垂直S偏振光，经45度偏振片一高反射作用后入射至90度偏振旋转电光开关一；