1.一種亞穩(wěn)態(tài)氣體激光的共振增強(qiáng)橫向光泵浦裝置,其特征在于,包括泵浦激光模塊、共振增強(qiáng)泵浦腔、激光諧振腔和放電激勵模塊;
所述泵浦激光模塊的光軸與所述共振增強(qiáng)泵浦腔的軸線重合,所述共振增強(qiáng)泵浦腔的軸線、所述激光諧振腔的軸線和所述放電激勵模塊的電場方向三者彼此正交且相交于所述放電激勵模塊的放電區(qū)域的中心;
所述泵浦激光模塊用于泵浦增益介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn);所述共振增強(qiáng)泵浦腔通過采用共振增強(qiáng)方法增大腔內(nèi)的泵浦功率和泵浦吸收路徑,進(jìn)而提高對泵浦光的吸收效率;所述激光諧振腔用于實(shí)現(xiàn)激光輸出;所述放電激勵模塊用于產(chǎn)生增益介質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的共振增強(qiáng)橫向光泵浦裝置,其特征在于,所述泵浦激光模塊包括依次同軸設(shè)置的泵浦激光器(1)、光隔離器(2)和模式匹配單元(3);
所述光隔離器(2)用于阻止共振增強(qiáng)泵浦腔與泵浦激光器本征腔之間的耦合,所述模式匹配單元(3)用于實(shí)現(xiàn)泵浦激光和共振增強(qiáng)泵浦腔之間的橫模匹配。
3.如權(quán)利要求1或2所述的共振增強(qiáng)橫向光泵浦裝置,其特征在于,所述共振增強(qiáng)泵浦腔包括壓電陶瓷(4)、電壓控制器(5)、探測器(6)、第一凹鏡(7)和第二凹鏡(8);
所述壓電陶瓷(4)、第一凹鏡(7)和第二凹鏡(8)沿泵浦激光傳播方向依次同軸放置,所述第一凹鏡(7)和第二凹鏡(8)的凹面相對,第一凹鏡(7)裝在壓電陶瓷(4)上,第二凹鏡(8)經(jīng)鏡架固定于光學(xué)平臺上;
所述第一凹鏡(7)和所述第二凹鏡(8)用于搭建泵浦腔,所述壓電陶瓷(4)、所述電壓控制器(5)和所述探測器(6)用于反饋調(diào)節(jié)泵浦腔的腔長以實(shí)現(xiàn)共振增強(qiáng)。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的共振增強(qiáng)橫向光泵浦裝置,其特征在于,所述激光諧振腔包括:第三凹鏡(9)和輸出耦合鏡(10);
所述第三凹鏡(9)的凹面朝向腔內(nèi),且與所述輸出耦合鏡(10)同軸放置;所述輸出耦合鏡(10)用于出射激光。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的共振增強(qiáng)橫向光泵浦裝置,其特征在于,所述放電激勵模塊包括高壓電極(11)和接地電極(12);在所述高壓電極(11)和所述接地電極(12)之間產(chǎn)生激光運(yùn)轉(zhuǎn)所需的增益介質(zhì)。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的共振增強(qiáng)橫向光泵浦裝置實(shí)現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)氣體激光的共振增強(qiáng)橫向光泵浦方法,其特征在于,包括下述步驟:
(1)利用所述放電激勵模塊產(chǎn)生增益介質(zhì);
(2)利用所述第一凹鏡和第二凹鏡在與放電電場方向垂直的方向搭建泵浦激光腔;
(3)將所述泵浦激光模塊與所述泵浦激光腔同軸放置,并將泵浦激光引入至泵浦激光腔,利用腔長反饋控制元件和腔長控制方法對腔長進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)共振增強(qiáng);
(4)在與放電電場方向和泵浦增強(qiáng)腔軸線均垂直的方向搭建激光諧振腔;
(5)監(jiān)測激光輸出耦合鏡處的激光輸出,微調(diào)激光諧振腔的腔鏡使激光輸出功率或能量最高。
7.如權(quán)利要求6所述的共振增強(qiáng)橫向光泵浦方法,其特征在于,在步驟(3)中,所述腔長控制方法包括:開環(huán)腔長掃描步驟和閉環(huán)腔長控制步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的共振增強(qiáng)橫向光泵浦方法,其特征在于,所述開環(huán)腔長掃描步驟具體為:
(1)根據(jù)泵浦激光波長和壓電陶瓷的分辨率設(shè)置開環(huán)腔長掃描的步長和步數(shù);
其中,所述步長大于壓電陶瓷的分辨率,所述步長與所述步數(shù)的乘積的值大于泵浦激光波長的一半;
(2)根據(jù)壓電陶瓷位移和驅(qū)動電壓的關(guān)系將所述步長換算成電壓步長,并給壓電陶瓷施加單向增大的驅(qū)動電壓信號,使得泵浦腔的腔長單向增加;
(3)記錄每個掃描點(diǎn)下的驅(qū)動電壓信號和探測器探測到的光強(qiáng)信號并比較,找出最大光強(qiáng)信號Imax下的掃描點(diǎn)對應(yīng)的驅(qū)動電壓信號Vmax。
9.如權(quán)利要求8所述的共振增強(qiáng)橫向光泵浦方法,其特征在于,所述閉環(huán)腔長控制步驟具體為:
(1)設(shè)置閉環(huán)腔長掃描的控制步長;
其中所述控制步長大于壓電陶瓷的分辨率,且小于等于所述開環(huán)腔長掃描步驟中的掃描步長;
(2)根據(jù)壓電陶瓷位移和驅(qū)動電壓的關(guān)系將所述掃描步長換算成電壓步長,給壓電陶瓷施加驅(qū)動電壓信號Vmax并采集該電壓信號下的光強(qiáng)信號I;
(3)比較光強(qiáng)信號I與最大光強(qiáng)信號Imax,若I與Imax不等,則進(jìn)入閉環(huán)控制;
所述閉環(huán)控制具體包括:
增加一個電壓步長,即腔長增加一個步長后:若光強(qiáng)信號增大,則繼續(xù)增加一個電壓步長,若光強(qiáng)信號減小,則減小一個電壓步長;
減小一個電壓步長,即腔長減小一個步長后:若光強(qiáng)信號增大,則繼續(xù)減小一個電壓步長,若光強(qiáng)信號減小,則增加一個電壓步長。