[发明专利]一种紧凑稳定的自调谐激光器及实现自调谐激光器的方法

说明书

本发明提供了一种紧凑稳定的自调谐激光器及实现自调谐激光器的方法，属于可调谐激光领域。包括泵浦源、耦合系统、光学谐振腔、自调谐晶体、压电旋转电机、电机控制器；通过电机控制器驱动旋转电机旋转，最终实现可调谐激光输出。本发明利用增益晶体的双折射特性，通过改变晶体光轴与入射面的夹角来实现其选频作用，获得可调谐激光输出，由于增益晶体与调谐元件合二为一，相比于传统的可调谐激光器，其腔内元件少，结构紧凑稳定，便于操作，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明涉及可调谐激光技术领域，更具体地说，涉及一种紧凑稳定的自调谐激光器及实现自调谐激光器的方法。

背景技术

可调谐激光由于可以精确匹配原子的跃迁吸收线，故被广泛应用于原子俘获与冷却、光谱分析、精密测量及量子计算等量子科学方面的研究。此外，利用倍频技术获得的可调谐的蓝紫光可应用于光钟、光存储、医学等方面科学研究，还可以泵浦OPO、OPA腔产生非经典光场，用于量子信息存储与释放，为量子保密通讯提供信息载体。

目前，可供选择的可调谐激光器一般通过在腔内加入选频元件，通过不断改变入射光与选频元件的光轴的夹角来实现可调谐激光输出，最常用的是石英双折射滤波片。但是由于额外调谐元件的插入使得腔内元件增多、腔内损耗增大，不利于功率的提升及激光的稳定运转。

发明内容

本发明提供了一种紧凑稳定的自调谐激光器及实现自调谐激光器的方法，能够简化可调谐激光器的腔结构，通过将增益晶体与调谐元件合二为一，减小腔内损耗，增加激光器稳定性，推动可调谐激光器向小型化，性能稳定化方向发展。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种紧凑稳定的自调谐激光器，包括泵浦源、耦合系统、光学谐振腔、自调谐晶体、旋转电机、电机控制器；

泵浦源产生的泵浦激光经耦合系统的聚焦作用，射入光学谐振腔内；光学谐振腔至少包括两个相对设置的腔镜；自调谐晶体设置于光学谐振腔的两个腔镜之间的光路上，自调谐晶体连接旋转电机，并通过旋转电机带动进行旋转，改变自调谐晶体光轴与入射面的夹角，实现输出激光波长调谐；电机控制器用于控制旋转电机。

其中，泵浦源为全固态激光器、半导体激光器、染料激光器、气体激光器或者光纤激光器；泵浦源为脉冲激光器或者连续激光器，泵浦方式为端面泵浦。

其中，光学谐振腔为行波腔或者驻波腔；

当光学谐振腔为行波腔时，在光学谐振腔内加光学单向器，或通过在腔外反向行波输出端加高反镜，将反向光自注入腔内实现单向行波运转。

其中，自调谐晶体安装在一个带有冷却水循环通道的晶体炉中，用于及时带走泵浦过程中沉积在晶体内部的热；晶体炉安装在一个二维调节镜架上，用于保证在自调谐晶体旋转过程中其表面与泵浦光的夹角不变；二维调节镜架固定在旋转电机上，用于电机控制器的驱动下，以不同的步长分别在顺时针和逆时针方向匀速旋转。

其中，自调谐晶体为双折射型增益晶体，可以是Ti:sapphire晶体、K₅Nd(MoO₄)₄晶体、La₃Ga₅SiO₁₄:Nd³⁺晶体或者Rb₅Nd(MoO₄)₄晶体等具有双折射特性的增益晶体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种实现紧凑稳定的自调谐激光器的方法，用于构建如前述技术方案的紧凑稳定的自调谐激光器，包括步骤：

1）由泵浦源出射的激光光束经耦合系统聚焦后作用于光学谐振腔内的自调谐晶体，经自调谐晶体受激辐射过程产生荧光，通过光学谐振腔（3）的选模和放大过程产生激光；