[发明专利]高峰值功率窄线宽1064nm全固态脉冲激光器

说明书

一种高峰值功率窄线宽1064nm全固态脉冲激光器，包括L型谐振腔、泵浦源和电路控制系统三部分。该激光器具有结构紧凑、指向稳定性高、抗干扰能力强的特点，可实现高重复频率的窄脉宽窄线宽1064nm脉冲激光输出，且激光的中心波长可调谐。

技术领域

本发明专利涉及全固态激光器，特别是一种高峰值功率窄线宽1064nm全固态脉冲激光器。

背景技术

随着空间激光技术及单光子探测技术的发展，微脉冲激光器正成为空间激光器的重要发展方向，其单脉冲能量一般在百微焦耳量级，重复频率在千赫兹量级、峰值功率在百千瓦甚至兆瓦量级，同时要求窄线宽(皮米量级)甚至单纵模输出。目前普遍采用的技术路线主要有基于MOPA结构的全光纤脉冲放大器和小型化的全固态脉冲激光器。其中全光纤脉冲放大器具有转换效率高、散热好等显著特点，但受限于光纤内非线性效应的影响，输出激光的峰值功率处于千瓦级水平，仅适用于近距离空间探测，尚不能适应天基对地远距离探测的需求；目前小型化的全固态脉冲激光器主要采用被动调Q激光器，结合短腔法或腔内插入F-P标准具或扭转模腔法等，实现高重复频率窄线宽激光输出，输出激光峰值功率在百千瓦级甚至兆瓦级水平，但是输出激光的脉冲稳定性较差，输出光谱受环境影响较大，系统的环境适应性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高峰值功率窄线宽1064nm全固态脉冲激光器，该激光器具有重复频率高、峰值功率高、线宽窄、波长可调谐、脉宽窄的特点，输出激光性能稳定，系统结构紧凑、可靠性高，具有较强的环境适应性。

本发明的技术解决方案如下：

一种高峰值功率窄线宽1064nm全固态脉冲激光器，其结构包括L型谐振腔、泵浦源和电路控制系统，其特点在于：

所述的L型谐振腔包括作为后腔镜的Porro棱镜和作为耦合输出镜的反射式体布拉格光栅，由所述的Porro棱镜沿光路至所述的反射式体布拉格光栅依次是相位补偿波片、电光调Q晶体、1/4λ波片、偏振分光镜、增益介质Nd:YVO4晶体，所述的偏振分光镜与所述的光路成45°，形成L型谐振腔；

所述的泵浦源依次由激光二极管、准直透镜和聚焦透镜组成，所述的准直透镜和聚焦透镜组成泵浦光耦合系统；所述的激光二极管输出的泵浦光经过所述的准直透镜、聚焦透镜、偏振分光镜对所述的增益介质Nd:YVO4晶体进行泵浦；

所述的电路控制系统由时序控制系统、泵浦驱动电源和电光调Q驱动电源组成，所述的时序控制系统具备双通道输出功能，其输出端分别与所述的泵浦驱动电源的输入端、所述的电光调Q驱动电源的输入端相连，所述的泵浦驱动电源的输出端与所述的激光二极管的输入端相连，所述的电光调Q驱动电源的输出端与所述的电光调Q晶体的输入端相连；

所述的电路控制系统的控制过程为：所述的时序控制系统向所述的泵浦驱动电源发出触发信号，该泵浦驱动电源接收到触发信号后给所述的激光二极管进行泵浦；所述的时序控制系统在经一定延时后向所述的电光调Q驱动电源发出触发信号，该电光调Q驱动电源接收到触发信号后向所述的电光调Q晶体输出电压，激光器随即输出调Q脉冲激光。

所述的反射式体布拉格光栅利用热电制冷器(TEC)控温以实现高的温控精度和温度调谐，光谱宽度小于50pm。

所述的偏振分光镜对泵浦光高透，对谐振腔的1064nm振荡激光S偏振光高反、P偏振光高透，偏振消光比大于1000:1。

所述的准直透镜和聚焦透镜镀有对泵浦光高透、对1064nm激光高反膜，该透镜系统将激光二极管输出的泵浦光准直聚焦到所述的增益介质Nd:YVO4晶体内。

所述的Porro棱镜棱线摆放角度为45°或者135°。

所述的反射式体布拉格光栅利用热电制冷器(TEC)控温以实现高的温控精度和温度调谐，光谱宽度小于50pm。