[发明专利]一种基于Nd:MgO:LN的正交偏振双波长调Q激光器及方法

说明书

本公开公开了一种基于Nd:MgO:LN的正交偏振双波长调Q激光器及方法，所述激光器中：输出镜、第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜、第五腔镜组成呈折线型的激光谐振腔；所述第一腔镜与第二腔镜之间设置有Nd:MgO:LN晶体；所述第二腔镜与第三腔镜之间设置有第一凸透镜；所述第三腔镜与第四腔镜之间设置有偏振分光棱镜、偏振片、RTP Q开关和光阑；所述第四腔镜与第五腔镜之间设置有第二凸透镜和λ/2波片；所述第五腔镜处于所述偏振分光棱镜的正上方；所述第一腔镜的外侧依次设置有第二耦合镜组和第二泵浦模块，所述第二腔镜的外侧依次设置有第一耦合镜组和第一泵浦模块。

技术领域

本发明涉及固体激光器领域，尤其涉及一种基于Nd:MgO:LN的正交偏振双波长调Q激光器及方法。

背景技术

差分吸收激光雷达(Differential Absorption Lidar,DIAL)具有空间分辨率与探测灵敏度高、响应速度快、探测距离远的突出特点，在雾霾污染精准监测方面应用潜力巨大，是近年来光电子领域前沿研究热点之一。监测雾霾污染物需要针对大气中多组分进行同步实时定标、种类甄别以及浓度的精准标定，这就要求其核心部件中红外激光器应具备多波长同步辐射、时域与频域主动控制等能力。

为制造出符合差分吸收激光雷达需求的中红外差分激光，常采用的技术手段是利用多周期极化的变频晶体将波长相近的近红外正交偏振双波长转换为波长间隔较小的中红外差分激光。Nd:MgO:LN晶体具有正交偏振双波长特性，因其后续极化可实现中红外激光自变频，具有结构简单、紧凑突出特点，因此是获得中红外激光波长差分的理想基频介质。当813nm抽运Nd:MgO:LN晶体时，可获得正交偏振的1084nm和1093nm激光输出，参见文献“Y.H.Wang,Y.J.Yu,et al.Study on the regulation mechanism of orthogonallypolarised dual-wavelength laser based on Nd³⁺doped MgO:LiNbO₃,OpticsLaserTechnology,119(2019)105570”。受制于输出波长的复杂偏振状态，基于Nd:MgO:LN的双波长激光器常利用Cr:YAG晶体实现脉冲机制下运转，参见文献“M.Q.Fan,T.Li,S.Z.Zhao,etal.,Dual-wavelength laser operation in a-cut Nd:MgO:LiNbO₃,Opt.Mater.53(2016)209–213”。但其被动调Q机制决定了输出激光的脉冲宽度、重复频率波动较大，无法保证其时域、频域稳定且可控。主动电光调Q技术因开关速度快、重复频率可控等优点，可用于Nd:MgO:LN的双波长激光器以满足上述技术需求。电光调Q技术是利用晶体的电光效应，通过调节加载电压改变激光偏振态，再配合偏振片或波片，实现激光“开门”与“关门”状态。因电光调Q技术只针对单一偏振态的激光有效，而Nd:MgO:LN双波长激光器输出的1084nm和1093nm处于正交偏振状态，不能直接利用电光调Q技术，进而无法获得时域与频域稳定、可控的双波长激光输出，最终限制了其在差分吸收激光雷达领域的应用。

发明内容

为了获得窄脉宽、可调重频、高峰值功率正交偏振的双波长激光输出，本发明提供了一种基于Nd:MgO:LN的正交偏振双波长调Q激光器。

根据本发明的一方面，提供一种基于Nd:MgO:LN的正交偏振双波长调Q激光器，所述激光器包括第一泵浦模块、第一耦合镜组、第二泵浦模块、第二耦合镜组、Nd:MgO:LN晶体、输出镜、第一腔镜、第二腔镜、第一凸透镜、第三腔镜、偏振分光棱镜、偏振片、RTP Q开关、光阑、第四腔镜、第二凸透镜、λ/2波片、第五腔镜，其中：

所述输出镜、第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜、第五腔镜组成呈折线型的激光谐振腔；

所述第一腔镜与第二腔镜之间设置有Nd:MgO:LN晶体；

所述第二腔镜与第三腔镜之间设置有第一凸透镜；