基於光譜控制的短脈衝被動調Q雷射器的製作方法

2023-04-29 06:46:01

本發明涉及一種雷射器，特別涉及一種基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器。

背景技術：

穩定、緊湊、窄線寬的1.645µm短脈衝雷射在空間光通信、差分吸收（ipda）雷射雷達、生物醫學光子學等領域具有極大的應用價值，特別是在空間光通信和天基ipda雷達領域,小型化雷射器作為理想光源已成為目前的發展趨勢，而獲得穩定、緊湊、窄脈寬、窄線寬的1.645µm雷射則是當前亟待解決的關鍵問題。目前，該波段窄脈寬雷射通常通過光參量方法獲得，但是該方法獲得的雷射光源結構複雜而且受環境微擾的影響很大。2016年，harris等利用腔倒空主動調製技術在er:yag板條雷射器中獲得了4.5ns的雷射輸出（[1]l.harris,m.clark,p.veitch,andk.spariosu,「compactcavity-dumpedq-switcheder:yaglaser,」opt.lett.,vol.41(18),pp.4309,2016），但該方法獲得的短脈衝雷射光源同樣也存在結構欠緊湊的問題，不利於其在空間光通信以及天基ipda雷射雷達中的應用。一種非常有吸引力的方法是利用摻cr硫系晶體對er:yag雷射進行被動調製來獲得穩定、緊湊、短脈衝的1.645µm雷射。

典型的基於摻cr硫系晶體調製的穩定、緊湊、短脈衝1.6µmer:yag雷射器裝置（[2]r.d.stultz,v.leyva,andk.spariosu,「shortpulse,high-repetitionrate,passivelyq-switcheder:yttrium-aluminum-garnetlaserat1.6microns,」appl.phys.lett.,vol.87(24),pp.1118,2005）如圖1所示。其中，a為1532nm泵浦源雷射器；b為準直透鏡，c為聚焦透鏡，它們一同作為泵浦雷射的耦合注入系統；d為泵浦輸入鏡，對1532nm泵浦光高透，對1.6µm雷射高反；e為er:yag晶體，作為雷射增益介質；f為高濃度cr2+:znse晶體，起光調製作用；g為輸出耦合鏡，對1532nm泵浦光高反，對1.6µm雷射部分反。該雷射器穩定、緊湊，而且輸出脈衝寬度小於10ns。但是該短脈衝的雷射的獲得需調製器件有大的調製深度，即使用高濃度的cr2+:znse晶體，這就加大了插入損耗。而er:yag晶體的發射波長與雷射腔損耗高度相關（低損耗下支持1.645µm雷射發射，高損耗下支持1.617µm雷射發射），該雷射器工作波長為1.617µm，不能滿足在天基ipda雷射雷達中的應用。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供一種結構緊湊、工作穩定的基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器，包括泵浦源雷射器、準直透鏡、聚焦透鏡、體布拉格光柵、雷射增益介質、摻鉻硫系晶體和輸出耦合鏡，所述泵浦源雷射器、準直透鏡、聚焦透鏡、體布拉格光柵、雷射增益介質、摻鉻硫系晶體和輸出耦合鏡依次放置並位於同一直線上，泵浦源雷射器輸出的雷射經準直透鏡、聚焦透鏡從體布拉格光柵注入到雷射增益介質上，體布拉格光柵和輸出耦合鏡一同構成調q雷射器的光學諧振腔，產生的雷射由輸出耦合鏡輸出。

上述基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器，所述泵浦源雷射器為雷射二極體或摻鉺光纖雷射器。

上述基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器，所述泵浦源雷射器輸出的雷射波長為1532nm或1470nm。

上述基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器，所述雷射增益介質為摻鉺釔鋁石榴石晶體或陶瓷。

上述基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器，所述摻鉺釔鋁石榴石晶體摻雜濃度為1%，長度30mm。

上述基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器，所述摻鉻硫系晶體呈布魯斯特角放置。

上述基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器，所述摻鉻硫系晶體作為被動調製元件，為cr2+:znse或cr2+:zns或cr2+:znte。

上述基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器，所述體布拉格光柵鍍寬帶增透膜，體布拉格光柵工作波長為1.645μm，工作帶寬小於0.1nm。

上述基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器，所述摻鉻硫系晶體對1.645μm波段雷射的透過率為85%。

上述基於光譜控制的短脈衝被動調q雷射器，所述的輸出耦合鏡曲率半徑為100mm，對泵浦光反射率為99.5%，對1.645μm波段雷射的透過率為30%。

本發明的有益效果在於：

1、本發明採用體布拉格光柵作為光譜控制元件，摻鉻硫系晶體作為被動調製元件，體布拉格光柵鍍寬帶增透膜，保證了泵浦光和產生的雷射高透，體布拉格光柵工作波長為1.645μm，工作帶寬小於0.1nm，使得雷射器的工作波長被鎖定在1.645μm，且輸出光譜線寬小於0.1nm；

2、布儒斯特角放置的摻鉻硫系晶體作為被動調製元件，對1.645μm波段雷射的小信號透過率為85%，可實現雷射器輸出脈寬小於10ns，在空間光通信和天基ipda雷達等領域具有極大的應用價值；同時布儒斯特角放置可實現輸出雷射較好的偏振度。

附圖說明

圖1為現有雷射器的結構示意圖。

圖2為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。

如圖2所示，本發明包括泵浦源雷射器、準直透鏡、聚焦透鏡、體布拉格光柵、雷射增益介質、摻鉻硫系晶體和輸出耦合鏡，所述泵浦源雷射器、準直透鏡、聚焦透鏡、體布拉格光柵、雷射增益介質、摻鉻硫系晶體和輸出耦合鏡依次放置並位於同一直線上，體布拉格光柵和輸出耦合鏡一同構成調q雷射器的光學諧振腔，產生的雷射由輸出耦合鏡輸出。

所述的體布拉格光柵同時作為泵浦輸入鏡和光譜控制元件，摻鉻硫系晶體作為被動調製元件，它們的共同作用使雷射器具有波長鎖定、窄脈寬、窄線寬以及穩定、緊湊的特點。所述體布拉格光柵鍍寬帶增透膜，保證泵浦光和產生的雷射高透，體布拉格光柵工作波長為1.645μm，工作帶寬小於0.1nm，可實現雷射器工作波長穩定的鎖定在1.645μm，同時保證輸出光譜線寬小於0.1nm。

所述泵浦源雷射器為雷射二極體或摻鉺光纖雷射器。所述泵浦源雷射器輸出的雷射波長為1532nm左右，泵浦源雷射器輸出的雷射經準直透鏡、聚焦透鏡從體布拉格光柵注入到雷射增益介質上。

所述雷射增益介質為摻鉺釔鋁石榴石晶體，其摻雜濃度為1%，長度30mm，可實現雷射器緊湊的結構。

所述摻鉻硫系晶體作為被動調製元件，為cr2+:znse，摻鉻硫系晶體呈布魯斯特角放置，保證輸出雷射較好的偏振度；摻鉻硫系晶體對1.645μm波段雷射的小信號透過率為85%，可實現雷射器輸出脈寬小於10ns。

所述的輸出耦合鏡曲率半徑為100mm，對泵浦光反射率為99.5%，對1.645μm波段雷射的透過率為30%。