專利名稱：腔內(nèi)調(diào)q電光切換的方法和結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器的方法和結(jié)構(gòu)。
一種腔內(nèi)調(diào)Q電光切換的方法，其特征在于有起偏器、調(diào)Q晶體、偏振分光器和調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)組成腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器，經(jīng)調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)，提供給調(diào)Q晶體上不同的電壓和電壓時序變化，工作時靠調(diào)Q晶體上的電壓變化來控制光束通過腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器后光束的傳輸方向。
起偏器、調(diào)Q晶體和偏振分光器的放置必須滿足如下四種工作狀態(tài)之一，工作狀態(tài)1如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)槿妷簳r，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿B向傳輸，再設(shè)定晶體上電壓為半波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿A向傳輸。在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸。工作狀態(tài)2如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)槿妷簳r，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿A向傳輸，被偏振分光器作用，沿B向傳輸。在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸。工作狀態(tài)3如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)榘氩妷簳r，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸，在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿B向傳輸，再設(shè)定晶體上為3/4波電壓或負(fù)1/4波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿A向傳輸。工作狀態(tài)4如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)榘氩妷簳r，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸，在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿A向傳輸，再設(shè)定晶體上為3/4波電壓或負(fù)1/4波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿B向傳輸。
其特征在于通過調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)控制調(diào)Q晶體上的電壓的變化和電壓變化的時序和電壓變化波形，進(jìn)而控制光束的傳輸方向、相應(yīng)的工作時序和特性。
其特征在于將腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器和前腔鏡、激光晶體、兩套調(diào)諧元件和后腔鏡組成含兩路子腔的諧振腔，且在諧振腔內(nèi)沿A和B向傳輸?shù)墓馐牟ㄩL有選擇性，則當(dāng)腔內(nèi)調(diào)Q腔內(nèi)調(diào)Q腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器為工作狀態(tài)1和工作狀態(tài)2時，調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)槿妷簳r，系統(tǒng)獲得一路的激光輸出；當(dāng)調(diào)Q晶體上電壓為半波電壓時，系統(tǒng)獲得另一路激光輸出；當(dāng)調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，光束在系統(tǒng)內(nèi)的單向傳輸，損耗一半能量，往返一次將損失75％的能量，使諧振腔的Q值較低，再通過控制諧振腔的增益，可以無輸出。則當(dāng)腔內(nèi)調(diào)Q腔內(nèi)調(diào)Q腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器為工作狀態(tài)3和工作狀態(tài)4時，當(dāng)調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，系統(tǒng)獲得一路激光輸出；當(dāng)調(diào)Q晶體上電壓為3/4波電壓或負(fù)1/4波電壓時，系統(tǒng)獲得另一路激光輸出；調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)榘氩妷簳r，光束在系統(tǒng)內(nèi)的單向傳輸，損耗一半能量，往返一次將損失75％的能量，使諧振腔的Q值較低，再通過控制諧振腔的增益，可以無輸出。
其特征在于腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器在諧振腔內(nèi)，且在諧振腔內(nèi)沿A和B向傳輸?shù)墓馐牟ㄩL有選擇性，則可以實(shí)現(xiàn)諧振腔內(nèi)的振蕩波長的切換，完成多波長多脈沖的調(diào)Q激光輸出。
其特征包括起偏器、調(diào)Q晶體、偏振分光器和調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)，起偏器、調(diào)Q晶體、偏振分光器依次排布，必須滿足如下四種工作狀態(tài)之一，工作狀態(tài)1如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)槿妷簳r，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿B向傳輸，再設(shè)定晶體上電壓為半波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿A向傳輸。在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸。工作狀態(tài)2如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)槿妷簳r，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿A向傳輸，再設(shè)定晶體上電壓為半波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿B向傳輸。在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸。工作狀態(tài)3如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)榘氩妷簳r，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸，在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿B向傳輸，再設(shè)定晶體上為3/4波電壓或負(fù)1/4波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿A向傳輸。工作狀態(tài)4如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)榘氩妷簳r，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸，在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿A向傳輸，再設(shè)定晶體上為3/4波電壓或負(fù)1/4波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿B向傳輸。
參見

圖1、2，其中1、前腔鏡，2、可調(diào)諧激光晶體，3、腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器，4、5調(diào)諧元件，6、7后腔鏡，8、氙燈，9、偏起器，10調(diào)Q晶體，11、偏振分光器，12、調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)，A向和B向分別為偏振方向互相垂直的分光后的光束傳輸方向。
本發(fā)明在一種同光束雙波長雙脈沖激光器中使用。此系統(tǒng)依次從左向右是由前腔鏡1、激光晶體2、起偏器9、調(diào)Q晶體10、偏振分光器11、兩套調(diào)諧元件4、5和后腔鏡6、7和調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)12和閃光燈8組成。適合于作閃光燈8泵浦的激光晶體2為可調(diào)諧激光晶體2，如果激光晶體發(fā)光本身具有偏振特性，起偏器9可以省略(如摻鉻氟化鍶鋁CrLiSAF、摻鉻氟化鈣鋁CrLiCAF晶體)。利用起偏器9、具有調(diào)Q功能的晶體10與偏振分光器11(如薄膜偏振片等)組成的腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器，在一次泵浦脈沖的時間中，使激光在前腔鏡1、激光晶體2、腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器3、兩套調(diào)諧元件4、5和后腔鏡6、7組成的兩路子腔內(nèi)先后振蕩，其兩路波長不同，從而達(dá)到在同一光束中有兩不同波長的雙脈沖從前腔鏡輸出。
調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)12提供給調(diào)Q晶體10不同的電壓和波電壓時序變化，工作時靠調(diào)Q晶體10上的電壓變化來控制腔內(nèi)光束的起振、停振和多脈沖的產(chǎn)生。
調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)12在調(diào)Q晶體10上加退電壓的變化為如下幾個過程1、在閃光燈8工作前，在調(diào)Q晶體10上加四分之一波電壓(或?yàn)樗姆种徊妷旱恼⒇?fù)奇數(shù)倍電壓)，這時，光通過9、10、11元件后，沿A、B向各一半傳輸，由于兩路的振蕩波長不同，所以，兩路均處于低Q值狀態(tài)，通過調(diào)整諧振腔內(nèi)的增益(可通過控制可調(diào)諧激光晶體2的閃光燈8泵浦電壓)，兩路均不能起振，沒有激光輸出；2、在閃光燈8閃光后，延時一定時間(此時間可根據(jù)實(shí)際需要確定，一般為延時到閃光燈的泵浦峰值附近)，利用閘流管或其它電技術(shù)將調(diào)Q晶體10上的電壓改為零電壓或正、負(fù)全波電壓，這時由元件1、2、3、5、7組成的一路系統(tǒng)處于高Q值，而由1、2、3、4、6組成的另一路系統(tǒng)處于低Q值，不振蕩，輸出由元件1、2、3、5、7組成的一路的諧振波長的調(diào)Q激光脈沖；3、再延時100ns以上到數(shù)微秒(其最長值以激光晶體2與泵浦特性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果為主，以在此時間間隔內(nèi)由元件1、2、3、5、7組成的一路只能輸出一個調(diào)Q脈沖為限)，利用12將10上電壓快速改為四分之一波電壓(或?yàn)樗姆种徊妷旱恼?、?fù)奇數(shù)倍電壓)，這時光通過9、10、11元件后，沿A、B向各一半傳輸，由于兩路子振蕩波長不同，所以兩路均處于低Q值狀態(tài)，通過調(diào)整諧振腔內(nèi)的增益(可通過控制可調(diào)諧激光晶體2的閃光燈8泵浦電壓)，兩路均不能起振，沒有激光輸出。
4、再延時一段時間(本延時時間間隔的起點(diǎn)為過程2的結(jié)果處計(jì)算，如果閃光燈8泵浦脈沖的半寬度大于激光晶體2的上能級壽命，則延時的時間約為激光晶體的上能級壽命，否則延時的上限為激光晶體的上能級壽命)，利用閘流管或者其它電技術(shù)將調(diào)Q晶體10上的電壓改為二分之一波電壓或負(fù)二分之一波電壓，這時由元件1、2、3、4、6組成的一路系統(tǒng)處于高Q值，而由1、2、3、4、6組成的一路的諧振波長的調(diào)Q激光脈沖；5、然后在振蕩結(jié)束后到閃光燈8下次泵浦前，調(diào)Q晶體10上的電壓恢復(fù)到四分之一波電壓，準(zhǔn)備進(jìn)行下一個周期。
權(quán)利要求
1.一種腔內(nèi)調(diào)Q電光切換的方法，其特征在于有起偏器、調(diào)Q晶體、偏振分光器和調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)組成腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器，經(jīng)調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)，提供給調(diào)Q晶體上不同的電壓和電壓時序變化，工作時靠調(diào)Q晶體上的電壓變化來控制光束通過腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器后光束的傳輸方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種腔內(nèi)調(diào)Q電光切換的方法，其特征在于起偏器、調(diào)Q晶體和偏振分光器的放置必須滿足如下四種工作狀態(tài)之一，工作狀態(tài)1如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)槿妷簳r，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿B向傳輸，再設(shè)定晶體上電壓為半波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿A向傳輸；在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸。工作狀態(tài)2如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)槿妷簳r，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿A向傳輸，再設(shè)定晶體上電壓為半波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿B向傳輸；在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸，工作狀態(tài)3如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)榘氩妷簳r，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸，在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿B向傳輸，再設(shè)定晶體上為3/4波電壓或負(fù)1/4波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿A向傳輸；工作狀態(tài)4如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)榘氩妷簳r，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸，在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿A向傳輸，再設(shè)定晶體上為3/4波電壓或負(fù)1/4波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿B向傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種腔內(nèi)調(diào)Q電光切換的方法，其特征在于通過調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)控制調(diào)Q晶體上的電壓的變化和電壓變化的時序和電壓變化波形，進(jìn)而控制光束的傳輸方向、相應(yīng)的工作時序和特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種腔內(nèi)調(diào)Q電光切換的方法，其特征在于將腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器和前腔鏡、激光晶體、兩套調(diào)諧元件和后腔鏡組成含兩路子腔的諧振腔，且在諧振腔內(nèi)沿A和B向傳輸?shù)墓馐牟ㄩL有選擇性，則當(dāng)腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器為工作狀態(tài)1和工作狀態(tài)2時，調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)槿妷簳r，系統(tǒng)獲得一路的激光輸出；當(dāng)調(diào)Q晶體上電壓為半波電壓時，系統(tǒng)獲得另一路激光輸出；當(dāng)調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，光束在系統(tǒng)內(nèi)的單向傳輸，損耗一半能量，往返一次將損失75％的能量，使諧振腔的Q值較低，再通過控制諧振腔的增益，可以無輸出；則當(dāng)腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器為工作狀態(tài)3和工作狀態(tài)4時，當(dāng)調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，系統(tǒng)獲得一路激光輸出；當(dāng)調(diào)Q晶體上電壓為3/4波電壓或負(fù)1/4波電壓時，系統(tǒng)獲得另一路激光輸出；調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)榘氩妷簳r，光束在系統(tǒng)內(nèi)的單向傳輸，損耗一半能量，往返一次將損失75％的能量，使諧振腔的Q值較低，再通過控制諧振腔的增益，可以無輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的一種腔內(nèi)調(diào)Q電光切換的方法，其特征在于腔內(nèi)腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器在諧振腔內(nèi)，且在諧振腔內(nèi)沿A和B向傳輸?shù)墓馐牟ㄩL有選擇性，則可以實(shí)現(xiàn)諧振腔內(nèi)的振蕩波長的切換，完成多波長多脈沖的調(diào)Q激光輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種腔內(nèi)調(diào)Q電光切換的結(jié)構(gòu)，其特征包括起偏器、調(diào)Q晶體、偏振分光器和調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)，起偏器、調(diào)Q晶體、偏振分光器依次排布，必須滿足如下四種工作狀態(tài)之一，工作狀態(tài)1如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)槿妷簳r，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿B向傳輸，再設(shè)定晶體上電壓為半波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿A向傳輸。在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸；工作狀態(tài)2如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)槿妷簳r，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿A向傳輸，再設(shè)定晶體上電壓為半波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿B向傳輸；在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸；工作狀態(tài)3如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)榘氩妷簳r，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸，在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿B向傳輸，再設(shè)定晶體上為3/4波電壓或負(fù)1/4波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿A向傳輸；工作狀態(tài)4如下光束通過起偏器傳播到達(dá)調(diào)Q晶體時為偏振光束，并設(shè)定調(diào)Q晶體上沒有電壓或?yàn)榘氩妷簳r，則光束通過時，一半光能量沿A向傳輸，一半光能量沿B向傳輸，在調(diào)Q晶體上的電壓為1/4波電壓時，光束低損耗通過調(diào)Q晶體和偏振分光器后沿A向傳輸，再設(shè)定晶體上為3/4波電壓或負(fù)1/4波電壓時，光束通過調(diào)Q晶體后，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，被偏振分光器作用，沿B向傳輸。
全文摘要
本發(fā)明是一種腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器的方法和結(jié)構(gòu)，主要使用在同光束多脈沖激光器、同光束多脈沖多波長激光器，可用作差分吸收測污雷達(dá)光源，在雙波長全息術(shù)、分光熒光診斷、衛(wèi)星測距等研究領(lǐng)域均有重要的應(yīng)用價值。腔內(nèi)調(diào)Q電光切換器是由起偏器、調(diào)Q晶體、偏振分光器、調(diào)Q晶體的電控系統(tǒng)組成。通過調(diào)Q晶體電控系統(tǒng)使調(diào)Q晶體上分別產(chǎn)生1/4波電壓、0波電壓、1/2波電壓，并控制調(diào)Q晶體上的電壓變化的時序及電壓改變的波形，獲得特定組合的光束在A、B向傳輸特性。
文檔編號H01S3/11GK1435923SQ0214854
公開日2003年8月13日 申請日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者陳長水 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所