[发明专利]一种获得偏振激光的装置和方法

说明书

本发明公开了一种获得偏振激光的装置和方法，包括激光泵浦源、谐振腔前腔镜、激光增益介质、格兰‑汤普森棱镜、S偏振光输出的腔倒空装置和P偏振光输出的腔倒空装置。对格兰‑汤普森棱镜能够将平行入射的非偏振光束分成两束相互垂直的线偏振光即S偏振光和P偏振光。S偏振光和P偏振光分别进入不同的腔形结构中产生激光振荡，当给块状掺杂MgO:LN晶体施加横向半波电压时，分别获得P偏振光和S偏振光的正交偏同步脉冲输出激光。该激光器具有正交偏振脉冲同步输出、脉冲宽度可调谐等特点，用于实现窄脉冲宽度、高峰值功率的腔倒空式正交偏振脉冲同步输出。

技术领域

本发明涉及一种获得偏振激光的装置和方法，特别是一种采用格兰-汤普森棱镜和腔倒空获得偏振激光的装置和方法，属于激光技术领域。

背景技术

正交双偏振激光已经在大气探测、激光雷达、通信、医疗等领域有着广泛的应用。目前，固体激光器多采用偏振片、布儒斯特镜、二向色性偏振片等偏振器件获得单偏振的激光，要想得到正交双偏振的激光输出必定需要多个偏振器件组合，这不仅会增大激光腔的插入性损耗降低光功率，也很难实现高的输出偏振光消光比，很难达到理想效果。虽然目前可以采用偏振开关实现两束垂直-水平偏振光的切换，但是由于切换过程中存在时间延迟，这会极大地加剧相位不稳定度，极大地降低激光偏振特性。

专利号为CN201920037577.8的“一种基于MgO：LN晶体电光腔倒空全固态脉冲激光器”中仅实现单偏振输出而且加入起偏器，不能实现正交双偏振脉冲同步输出，而且光-光转换效率低。专利号为CN201611253656.X的“一种激光偏振态控制稳定装置的控制稳定方法”中采用偏振控制器、起偏器、分束器等器件，增加成本并且添加了器件对光功率的损耗，增加光路的复杂性。专利号为CN201611087525.9的“正交偏振双波长同步谐振锁模激光器”使用键合晶体价格昂贵而且晶体存在严重热效应。专利号为CN103984113A的“双波长正交偏振激光器用偏振控制系统”采用光线激光器实现正交偏振激光输出，但是光路中使用偏振控制器、保偏分路器、起偏器等器件，增加腔形结构的复杂性，不能实现高功率的脉冲输出。专利号为CN11082301A的“一种基于双45°-MgO:LN腔倒空式正交偏振同步脉冲激光生成方法”中的双45°-MgO:LN需要一直施加横向半波电压才能实现正交偏光的输出，这会对双45°-MgO:LN造成损伤，同时两束偏振光束是单端输出难以实现分离。

根据偏振激光器不同工作原理可分为双折射型、反射型、吸收型和散射型偏振器，但是后三者偏振器存在消光比差，抗损伤能力低，有选择性吸收等缺点，应用受限，因此双折射型偏振器被广泛应用到光电子技术中。由渥拉斯顿棱镜或双45^O铌酸锂(45^O-LN)晶体出射的两束光通常靠的很近，不易分离。然而双45^O-LN晶体施加横线半波电压虽然能实现正交偏振光，但是需要对晶体施加高电压会减少晶体使用寿命，同时需要晶体有高损伤阈值。

格兰-汤普森棱镜利用了晶体的双折射特性实现双端面线偏振光输出，同时谐振腔内不需要插入额外的双折射元件。其次，采用半导体泵浦固体激光器的方式得到正交偏振激光，可以得到高功率、高效率和高光束质量的正交线偏振激光。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种高功率的偏振脉冲激光输出的采用格兰-汤普森棱镜和腔倒空获得偏振激光的装置和方法，可以无需高电压直接实现正交偏振光输出，而且两束偏振光分别从两个端面输出易分离。