專利名稱：非線性反射鏡鎖模激光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種鎖模激光裝置。
現(xiàn)有的被動鎖模裝置，如中國科學院上海光學精密機械研究所陣紹賢等人(《激光器鎖模的一些技術問題》物理雜志，Vol.11，No.5，P295，1982)研制的被動鎖模裝置，是在諧振腔內放入染料盒作為可飽和吸收體，以實現(xiàn)鎖模振蕩。
上述裝置存在的問題主要是染料的光化學穩(wěn)定性差。尤其是在紅外和紫外波段上。鎖模裝置對染料的濃度控制要求比較嚴格。需要一套染料循環(huán)系統(tǒng)。從而增加了整個激光裝置的復雜性。而且染料壽命短，必須經(jīng)常更換。同時用于鎖模的染料通常含有對人體有害的物質，這就帶來了更換染料不方便的缺陷。
本發(fā)明的目的，就是用一種新的鎖模激光裝置，克服上述采用染料盒的被動鎖模激光裝置所存在的問題。使鎖模裝置具有簡單，使用方便，不產生污染，經(jīng)久耐用。
本發(fā)明的非線性反射鏡激光鎖模裝置的全部組件包括激光工作物質，聚光腔，脈沖泵浦燈，小孔光欄，諧振腔后腔板，望遠鏡系統(tǒng)，倍頻晶體，采用二向色鏡的前腔板，脈沖電源，以及用于諧振腔前后腔板和倍頻晶體的機械調整架。
所說的聚光腔通常為緊包形結構，激光工作物質和脈沖泵浦燈固定于聚光腔內。激光工作物質兩端置有前腔板和后腔板構成激光諧振腔，在激光諧振腔內，自后腔板起，有小孔光欄，聚光腔、望遠鏡系統(tǒng)、倍頻晶體、二向色鏡的前腔板。前腔板為激光輸出腔板。激光諧振腔的長度(前后腔板之間的距離)并沒有嚴格的要求，一般情況為80～150cm。除了聚光腔與激光工作物質，泵浦燈的相互位置已固定外，倍頻晶體與前腔板之間的距離有一定的限制。而腔內其它組件之間的距離沒有嚴格的要求。倍頻晶體與前腔板之間的距離根據(jù)所采用的倍頻晶體的不同而有所不同。一般在10～14cm，或者25～26cm之間。望遠鏡系統(tǒng)與倍頻晶體之間的距離為2～15cm。
在動態(tài)情況下，當激光工作物質采用Nd∶YAG晶體時，被光泵以后，由于腔內的縱模相干作用，產生1.06μ的激光調制基波?；ㄍㄟ^望遠鏡系統(tǒng)后，光束口徑被縮小，再入射至倍頻晶體上。通過倍頻晶體后，就會有1.06μ和0.53μ兩種波長的激光從倍頻晶體中射出，再入射到前腔板上。由于本發(fā)明的前腔板為二向色鏡，它鍍有對激光二次諧波(如0.53μ)的高反射膜層，因此二次諧波的激光幾乎全部被反射。而激光調制基波(如1.06μ)則少部分被反射。當這二種波長的激光返回到倍頻晶體時，基波的能量被放大，再返回到激光工作物質上時被再次放大，然后通過小孔光欄，射到后腔板，被后腔板全部反射。如此循環(huán)往復，就可以形成鎖模序列脈沖。
在本發(fā)明的激光裝置中，其激光鎖模器件采用的是由非線性倍頻晶體和采用二向色鏡的前腔板構成的鎖模組件。其中倍頻晶體可采用多種材料，例如KTP、KDP、BBO等晶體。只要能夠對激光基波完成倍頻作用的材料均可。倍頻晶體的形狀可以是方形或圓柱形。倍頻晶體在諧振腔內的放置角度因所采用的倍頻晶體的材料不同和加工要求的不同而有所差異。一般是把倍頻晶體置于腔內，在動態(tài)情況下進行調整(調整固定倍頻晶體的機械調整架的俯仰和左右)。直到從倍頻晶體中射出的0.53μ(綠光)最強為止。諧振腔的前腔板是一塊表面鍍有二種反射層的二向色鏡。一種是鍍有對二次諧波(如0.53μ)的全反射膜層，反射率R≥99%。另一種是鍍有對基波(如1.06μ)的低反射膜，反射率R≤25%。后腔板鍍有1.06μ的高反射膜，反射率R≥99%。前后腔板的材料為光學玻璃。聚光腔可以采用雙橢圓形腔，或者單橢圓形腔。腔體材料可采用金屬、玻璃或聚四氟乙烯等。小孔光欄的孔徑以能保持激光輸出為單橫模為準。一般為2～3mm。望遠鏡系統(tǒng)由一塊雙凹透鏡和一塊雙凸透鏡構成。放大倍頻為2～5倍。通常通光孔徑大于激光光束直徑的二倍為好。望遠鏡系統(tǒng)在腔中的作用是起光束口徑的變換作用。由于二次諧波的強弱是與人射到倍頻晶體上的基波的功率密度相關。當1.06μ的基波從左至右通過望遠鏡系統(tǒng)時，光束口徑被縮小，光功率密度增強，這樣射到倍頻晶體上就會產生強烈的綠光，從光束自右至左通過望遠鏡系統(tǒng)時，光束口徑被擴大了。即望遠鏡系統(tǒng)放大的一端向著激光工作物質。
本發(fā)明的非線性反射鏡鎖模激光裝置適用于各種激光工作物質，如Nd∶YAG，釹玻璃及紅寶石等。
為了進一步提高鎖模的穩(wěn)定性，在諧振腔內再加入聲光鎖模調制器可以同時實現(xiàn)激光裝置的主被動鎖模。
本發(fā)明的優(yōu)點，本發(fā)明采用非線性倍頻晶體與二向色鏡構成的鎖模組件作為激光裝置的激光鎖模器件。解決了采用染料盒的被動鎖模激光裝置所存在的問題。由于采用倍頻晶體替代染料盒，省去了染料循環(huán)系統(tǒng)。因此也就不存在染料引起污染的問題，并使整個激光系統(tǒng)得以簡化。同時倍頻晶體能夠經(jīng)受較強的功率密度?？梢蚤L期使用。可以同時輸出二種不同波長的鎖模脈沖序列。


圖1是用染料盒為被動鎖模器件的激光裝置示意圖。圖中1-后腔板，2-染料盒，3-小孔光欄，4-激光工作物質，5-脈沖泵浦燈，6-聚光腔，7-前腔板，8-染料循環(huán)系統(tǒng)，9-脈沖電源。
圖2為本發(fā)明的非線性反射鏡鎖模激光裝置示意圖。圖中10-望遠鏡系統(tǒng)，11-倍頻晶體。
實施例本發(fā)明的實施裝置如圖2所示。非線性倍頻晶體材料采用KTP晶體為方形(4×4×5m/m)，二向色鏡的前腔板上鍍有對激光調制基波1.06μ的低反射膜，反射率R＝10%。對二次諧波0.53μ的高反射膜，反射率R＝99.8%。前后腔板的孔徑為φ30m/m。望遠鏡系統(tǒng)的縮孔倍數(shù)為3倍。激光工作物質為Nd∶YAG(φ6×90m/m)。小孔光欄的孔徑是φ3m/m。對倍頻晶體，激光工作物質，望遠鏡系統(tǒng)的二塊透鏡均鍍有1.06μ和0.53μ兩種波長的增透膜，以減少腔內的激光損耗。
權利要求
1.一種非線性反射鏡鎖模激光裝置，由聚光腔內固定有激光工作物質和脈沖泵浦燈，激光工作物質的兩端置有前腔板和后腔板構成激光諧振腔，激光諧振腔內置有小孔光欄和激光鎖模器件構成，其特征在于a)作為激光輸出端的前腔板是二向色鏡，表面鍍有兩種反射膜層，一種是對激光二次諧波，反射率R≥99%的高反射層，一種是對激光調制基波，反射率R≤25%的低反射層；b)所說的激光鎖模器件是由非線性倍頻晶體和采用二向色鏡的前腔板構成的鎖模組件；c)激光工作物質與非線性倍頻晶體之間置一望遠鏡系統(tǒng)，望遠鏡系統(tǒng)縮小的一端對準非線性倍頻晶體，望遠鏡系統(tǒng)放大的一端向著激光工作物質。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種非線性反射鏡鎖模激光裝置，其特征在于非線性倍頻晶體是對激光基波完成倍頻的材料，如KTP、KDP和BBO晶體，形狀可以是方形或者圓柱形。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種非線性反射鏡鎖模激光裝置，其特征在于望遠鏡系統(tǒng)由一塊雙凹透鏡和一塊雙凸透鏡構成，通光孔徑大于激光束直徑的二倍。
全文摘要
本發(fā)明是一種非線性反射鏡鎖模激光裝置。它由聚光腔內固定有激光工作物質和脈沖泵浦燈，激光諧振腔和激光諧振腔內置有小孔光闌，望遠鏡系統(tǒng)及由非線性倍頻晶體與采用二向色鏡的前腔板構成鎖模組件的激光鎖模器件所構成。本發(fā)明適用于多種激光工作物質的鎖模激光裝置。具有結構簡單，使用方便，壽命長無污染等優(yōu)點。
文檔編號H01S3/098GK1067767SQ91107419
公開日1993年1月6日 申請日期1991年6月7日 優(yōu)先權日1991年6月7日
發(fā)明者楊鏡新, 孟紹賢 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所