[发明专利]高功率窄线宽可调谐激光器

说明书

本发明属于激光器，特别是一种采用柱面镜和光栅组合谐振腔的高功率窄线宽的可调谐激光器。

在高功率可调谐激光器中，广泛采用的激光谐振腔由球面镜与平面光栅组成。光栅作为谐振腔的一个端反射镜具有频率选择的功能。改变光栅法线与谐振腔的轴的夹角(入射角)。就可以实现频率调谐。在许多实际应用中要求激光器输出的频率宽度尽可能窄。减小线宽的方法通常是加大光栅的尺寸从而提高光栅的分辨率，这需要在激光谐振腔内增加扩束望远镜或使光栅的入射角取近掠入射的安装方式。进一步的压缩线宽的方法是采用两个或多个光栅，(Applied Optics，Vol．30，No．30，pp4319-4329)这使激光器系统复杂化，调整困难，激光谐振腔内损失增大，输出功率下降。此外，激光器的造价也随之提高。    

本发明的目的是提出一种采用柱面镜和光栅组合谐振腔的高功率窄线宽的可调谐激光器。

本发明的主要特点是在光栅调谐的激光谐振腔中采用了柱面镜作为谐振腔的一个端镜。柱面反射镜的母线与光栅刻线相互垂直。

本发明采用柱面镜-平面光栅组合谐振腔的可调谐激光器能在较高的输出激光功率情况下具有较窄的激光线宽。这种高功率窄线宽可调谐激光器可用于激光光谱学、光泵红外激光器、激光化学、污染探测及光电对抗等领域。

附图说明

图1是本发明的原理示意图，图a是平面视图、b是正视图

图中1是柱面镜 2是激光增益媒质 3是平面光栅

图2是本发明的一个实施例

图中4是凸面镜 5是凹面镜

图3是本发明的另一个实施例

图中6是平面镜

由图1知，光栅取Littrow安装方式(入射角α等于衍射角β)，柱面反射镜1的母线与光栅3刻线相互垂直。激光从部分透射的柱面镜输出，转动光栅可以使激光器频率调谐。在光栅转动的方向上，即频率调谐的自由度上，柱面反射镜等效于一个平面镜，这就大大地增加了光栅调谐谐振腔的频率选择性；而在另一个自由度上。柱面反射镜等效于一个球面镜，其曲率半径大于腔长，可使激光器的衍射损耗足够低且准直容易。因此，本发明的激光器能输出较窄的激光线宽和较高的功率。

图2所示的激光器在激光谐振腔内增加了由凸面反射镜4和凹面反射镜5组成的扩束望远镜。柱面反射镜1是由金属或其他高热传导率材料为基底制成的全反射镜。蒸涂金或介质膜等高反射率膜层，能承受激光腔内高的激光功率密度。激光由光栅的零级耦合输出。腔内的扩束望远镜使光束射到光栅上的面积增大。由于实际被光束照射的光栅条数增加了，所以光栅的分辨率也增大，这使输出激光的线宽进一步变窄。

图3所示的激光器其光栅安装成掠入射方式，其中入射角α大于衍射角β。为了形成激光振荡，增加了一个平面反射镜6，调节平面反射镜使衍射光从原方向返回激光腔完成激光腔的准直。激光输出从光栅零级获取。由于与图2中激光器类似的理由该激光器也适于产生高功率窄线宽输出。