專利名稱：可飽和吸收光隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光應(yīng)用技術(shù)，特指一種可飽和吸收光隔離器。
背景技術(shù)：
可飽和吸收體是一種激光被動調(diào)Q元件，通常在激光振蕩器中插入這類可飽和吸收體可以實現(xiàn)激光調(diào)Q輸出，其工作原理如下當(dāng)一個激光振蕩器內(nèi)部沒有采取任何調(diào)制措施時，其輸出激光是自由振蕩激光。如果連續(xù)光泵，輸出激光可以持續(xù)下去，如果脈沖式光泵，則輸出激光是脈沖式的。但這兩者輸出的自由振蕩激光實際上都是由許多本身脈沖寬度為亞微秒量級而相隔時間為微秒量級的若干個幅度為毫焦耳量級的尖峰組成的。當(dāng)激光振蕩器內(nèi)部采取一定調(diào)制措施時，輸出的激光可以為調(diào)Q激光或鎖模激光，這時，輸出的激光脈沖寬度可以大大縮短，而脈沖幅度可以大大提高。調(diào)Q方式可以有主動調(diào)Q及被動調(diào)Q之分。前者是人們可以采取主動措施的方式，如電光調(diào)Q等。后者是依賴于插入元件本身的性質(zhì)(即對光強(qiáng)有強(qiáng)烈的非線性吸收效應(yīng))而決定的方式，如可飽和吸收體即是。迄今，可作為可飽和吸收體的物質(zhì)有一些染料如五甲川溶液，固化的BDN染料片，氟化鋰晶體及摻鉻的釔鋁石榴石YAG晶體(Cr4+YAG)等，后者是最新發(fā)展的可飽和吸收材料，可飽和吸收體作為調(diào)Q元件是一種被動調(diào)Q方式。當(dāng)激光振蕩器內(nèi)插入可飽和吸收體時，當(dāng)氙燈光泵后從激光工作介質(zhì)產(chǎn)生的自發(fā)輻射光子開始時數(shù)量較少，它們通過可飽和吸收體時被吸收，此時諧振腔的a值品質(zhì)因數(shù)很小，損耗很大，諧振腔內(nèi)沒有光振蕩。因此工作物質(zhì)中激光上能級的粒子數(shù)得以不斷增多，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)不斷增大。此后形成激光振蕩，光強(qiáng)劇烈增強(qiáng)，腔損耗急劇減小，Q值急劇增大，介質(zhì)對該種光子的吸收系數(shù)隨著光的增強(qiáng)而趨向飽和，形成了激光巨脈沖輸出。這種巨脈沖的脈沖寬度為10納秒量級，功率可達(dá)兆瓦量級。在通常的多級放大的激光系統(tǒng)中，為了抑制自激振蕩和ASE，要在激光振蕩級與激光放大級之間或者放大級與放大級之間插入某種隔離器(如利用磁光效應(yīng)的法拉第磁光隔離器)。一般說來，它們都比較復(fù)雜而且必須附加一套電源設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)中所使用的光隔離器，有a)電光隔離器，它是利用某些晶體的線性電光效應(yīng)，配合高壓直流電源和觸發(fā)電源，以及起偏和檢偏元件，在一定時間間隔內(nèi)使通過的激光發(fā)生偏振態(tài)轉(zhuǎn)換而達(dá)到隔離的目的；b)法拉第隔離器，它是利用某些光學(xué)材料的磁光效應(yīng)，配合高壓脈沖磁場和觸發(fā)電源以及起偏和檢偏元件，使通過的激光產(chǎn)生偏振方向旋轉(zhuǎn)而達(dá)到隔離反向激光的目的；c)菲涅耳菱體隔離器，它是利用某些光學(xué)材料加工成菲涅耳菱體，配合起偏元件，使線性偏振激光通過它后變成園偏振光，從而達(dá)到隔離反向激光的目的。
上述幾種隔離器，其輸出激光的偏振態(tài)都變了，而加工和使用都較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種既能有效抑制ASE和自激振蕩激光，而又結(jié)構(gòu)簡單，不需附加其他設(shè)備的光隔離器。
本發(fā)明所述的可飽和吸收光隔離器，其特征在于，它是由摻Cr4+離子的釔鋁石榴石晶體加工成一定大小并具有一定透過率的元件，置于光路中，在振蕩級與放大級或放大級與放大級之間。利用其對入射光強(qiáng)具有強(qiáng)烈的非線性效應(yīng)，使弱的自由振蕩激光在通過它時彼強(qiáng)烈地吸收，而強(qiáng)的調(diào)Q激光通過它時絕大多數(shù)通過，從而使輸出激光束中的能量成分主要是有用的調(diào)Q激光，而無用甚至有害的ASE部分被基本上抑制掉了。
本發(fā)明優(yōu)點在于(1)可飽和吸收體如果放在激光振蕩器外部，利用它對于光強(qiáng)所具有的強(qiáng)烈的非線性吸收效應(yīng)，可以有效地抑制激光系統(tǒng)中放大的自發(fā)輻射(ASE)，而當(dāng)使用Cr4+YAG晶體作為光隔離元件時，非但可起到隔離作用，抑制自激振蕩和ASE，而且結(jié)構(gòu)簡單，不需附加電源設(shè)備。
(2)本發(fā)明所述可飽和吸收光隔離器，能夠和重復(fù)率釹玻璃高功率激光沖擊加工系統(tǒng)配套使用，也能夠用于現(xiàn)有技術(shù)的高功率激光裝置中。其加工和使用方便，又不改變激光偏振狀態(tài)，至今只被應(yīng)用做激光振蕩器的調(diào)Q元件，還未見被用做高功率激光系統(tǒng)的隔離器。


下面通過實施例做進(jìn)一步說明。
圖1可飽和吸收體工作示意圖1.激光振蕩級 2.可飽和吸收體 3.激光放大級具體實施方式
如圖1所示，其中可飽和吸收體由摻Cr4+離子的釔鋁石榴石晶體加工成一定大小并具有一定透過率的元件，置于光路中。在振蕩級(1)與放大級(3)或放大級(3)與放大級(3)之間。本發(fā)明所述可飽和吸收體由Cr4+YAG材料加工而成，其光透過率在70％左右，置于激光振蕩器輸出鏡之外，并與激光束正交。這樣，較弱的ASE被它幾乎完全吸收，而強(qiáng)的調(diào)Q激光則大部分可通過它，由于在該處放置了可飽和吸收體。系統(tǒng)總的輸出調(diào)Q激光及總的ASE都可達(dá)到設(shè)計指標(biāo)(總的ASE能量≤1J，調(diào)Q激光脈沖能量≥35J)。
權(quán)利要求
1.可飽和吸收光隔離器，其特征在于，其是由Cr4+離子的釔鋁石榴石材料Cr4+YAG加工而成，置于激光振蕩級(1)與激光放大級(3)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光應(yīng)用技術(shù)，為一種可飽和吸收光隔離器，是由C
文檔編號G02F1/09GK1763572SQ20051009446
公開日2006年4月26日 申請日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月20日
發(fā)明者郭大浩, 吳鴻興, 張永康, 李國杰, 魯金忠 申請人:江蘇大學(xué)