[发明专利]一种模块化拉曼组束激光器

说明书

本发明公开了一种模块化拉曼组束激光器，包括：泵浦源发出频率为ω_p的泵浦光，经光隔离器后由第一偏振分束器分为水平偏振光p和竖直偏振光s两束，水平偏振光p进入种子光产生模块，经受激拉曼散射产生频率为ω_s的Stokes种子光；竖直偏振光s作为泵浦光进入泵浦光放大模块放大，放大后的泵浦光与Stokes种子光在拉曼增益模块内相遇，Stokes种子光通过拉曼过程对泵浦光功率进行提取后输出。通过上述方式，本发明能够在实现高输出功率的前提下进一步满足对输出功率的可控性需求。

技术领域

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种模块化拉曼组束激光器。

背景技术

高功率、高光束质量的激光器在科研领域和工业领域均有广泛且重要的应用，例如惯性约束聚变、激光高精度加工、远程遥感等，自从激光器发明以来，人们对提高激光输出功率的同时不损害其光束质量的技术有着极大的兴趣。激光器高功率运转下增益介质的热透镜效应导致的激光波前相位畸变与高光束质量激光输出往往是矛盾的。目前获得高功率单频激光系统的方法主要有主振荡功率放大(MOPA)和相干组束(CBC)。

MOPA技术可将激光功率提高到很高的水平，但是由于放大过程中放大器产生的自发辐射(ASE)导致的激光线宽展宽和增益介质热效应引起的波前相位畸变都限制了MOPA结构的光束质量。CBC技术能够使多路激光束相干叠加，其工作原理是将多束小能量、低功率的激光合成一束大能量、高功率的激光，是一种并行工作方式，但是由于光纤的损伤阈值限制，以及波导结构对光的强限制作用导致的高非线性效应增益(如受激布里渊散射)，限制了其功率的进一步提升。与此同时，其要求对多路激光束进行严格的相位控制以实现最大的放大效率，对整个激光系统的稳定性提出了很高的要求，且随着模块数量的增加，器件对光束的损耗以及该系统对相位的要求使得实现高效组合的概率急剧下降。

发明内容

本发明提供了一种模块化拉曼组束激光器，本发明突破了单个激光器的功率屏障，在不损害光束相干性的前提下提升了光束的输出功率，本发明选取具有高拉曼增益系数和高热导率的金刚石作为拉曼增益介质，用于拉曼放大器，可实现较宽工作波长范围、紧凑和稳定的输出，详见下文描述：

一种模块化拉曼组束激光器，所述激光器包括：

激光器发出频率为ω_p的泵浦光，经光隔离器后由第一偏振分束器分为水平偏振光p和竖直偏振光s两束，水平偏振光p进入种子光产生模块，经受激拉曼散射产生频率为ω_s的Stokes种子光；竖直偏振光s作为泵浦光进入泵浦光放大模块放大，放大后泵浦光与Stokes种子光在拉曼增益模块内相遇，Stokes种子光通过拉曼过程对泵浦光功率进行提取后输出。

其中，所述光隔离器由泵浦光波段的第一二分之一波片和法拉第隔离器组成。

进一步地，所述种子光产生模块由泵浦光波段的第二二分之一波片、平凸透镜和拉曼激光器输入镜、第一金刚石、拉曼激光器输出镜和长通滤光片组成；

所述拉曼激光器输入镜、第一金刚石、拉曼激光器输出镜组成金刚石拉曼振荡器；

泵浦光和Stokes种子光的频率关系为ω_s＝ω_p-ω_r，ω_r为金刚石拉曼频移量。

其中，所述泵浦光放大模块由n个第三二分之一波片、n个第二偏振分束器、n个激光放大器、n个全反镜组成；