[发明专利]超窄线宽、可调谐的高功率激光系统及激光的产生方法

权利要求书

1.一种超窄线宽、可调谐的高功率激光系统，其特征在于，包括激光泵浦单元、光纤放大器和倍频单元；

所述激光泵浦单元包括泵浦源和频率锁定模块，所述泵浦源用于出射种子激光，所述频率锁定模块用于将所述种子激光的频率锁定在预设的中心频率；同时通过锁定，将输出激光线宽进行压窄；

光纤放大器，用于对所述泵浦源出射的激光进行放大，并将放大后的激光传输至所述倍频单元；

所述倍频单元用于对所述放大后的激光进行倍频，以使输出的激光的频率为所述预设频率的二倍。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述频率锁定模块包括第一极化分束器、电光调制器、第二极化分束器、超稳腔、光电探测器和频率控制模块；

所述第一极化分束器位于所述泵浦源和所述光纤放大器之间的光路上，用于将所述泵浦源出射的部分激光反射至所述的电光调制器，而让剩余激光透射至所述的光纤放大器；

所述电光调制器在所述频率控制模块输出的调制信号的控制下，对所述被第一个极化分束器反射的激光进行相位调制，并将调制后的激光透射至所述第二极化分束器；

所述第二极化分束器将所述调制后的激光反射至所述超稳腔，并将所述超稳腔出射的激光透射至所述光电探测器；

所述光电探测器将所述超稳腔出射的激光的光信号转换为电信号，并将所述电信号输出至所述频率控制模块；

所述频率控制模块根据所述光电探测器输出的电信号和所述调制信号混频生成反馈信号，并根据所述反馈信号调节所述泵浦源出射激光的频率，以将其锁定在预设的中心频率。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述频率控制模块包括信号源、鉴相器、滤波器和第一控制器；

所述信号源用于向所述电光调制器和所述鉴相器输出所述调制信号；

所述鉴相器将所述光电探测器输出的电信号和所述调制信号进行鉴相，根据鉴相结果生成反馈信号，并将所述反馈信号传输至所述滤波器；

所述滤波器对所述反馈信号进行滤波后，将滤波后的反馈信号传输至所述第一控制器；

所述第一控制器根据所述反馈信号调节所述泵浦源出射激光的频率，以将其锁定在预设的中心频率。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述频率锁定模块还包括第一半波片、第二半波片和第一个1/4波片；

所述第一半波片位于所述泵浦源和所述第一极化分束器之间；

所述第二半波片位于所述第一极化分束器和所述电光调制器之间；

所述第一个1/4波片位于所述超稳腔和所述第二极化分束器之间。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述超稳腔包括第一平面镜和第一凹面镜；

所述第一平面镜背离所述超稳腔的一侧具有压电陶瓷元件，所述第一控制器通过所述压电陶瓷元件设置所述超稳腔的腔长。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述倍频单元包括倍频腔和倍频控制模块；

所述倍频腔包括第二平面镜、第三平面镜、第二凹面镜、第三凹面镜和倍频晶体，所述倍频晶体位于所述第二凹面镜和第三凹面镜之间的聚焦点上，所述倍频腔用于对所述激光进行倍频；

所述倍频控制模块用于对所述倍频腔的腔长进行调节，以将所述倍频腔的共振频率锁定在种子激光频率；

其中，所述第三平面镜和所述第二凹面镜背离所述倍频腔的一侧具有压电陶瓷元件，所述倍频控制模块通过所述压电陶瓷元件调节所述倍频腔的腔长。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述倍频控制模块包括第三极化分束器、第二光电探测器、第三光电探测器和倍频控制模块；

所述第三极化分束器用于将所述倍频腔出射的激光部分透射至所述第二光电探测器、部分反射至所述第三光电探测器；

所述第二光电探测器和第三光电探测器用于将探测到的部分激光的光信号转换为电信号，并分别将所述电信号传输至所述倍频控制模块；

所述倍频控制模块用于将所述第二光电探测器输出的电信号和所述第三光电探测器输出的电信号做差，根据做差的结果生成误差反馈信号，并根据所述误差反馈信号调节所述倍频腔的腔长。