[发明专利]偏振耦合的并联式调Q固体激光器

说明书

技术领域

本发明属于激光器技术，具体涉及一种偏振耦合并联式调Q固体激光器。

背景技术

获得高平均功率、高峰值功率、高光束质量的激光输出，一直是激光器研制领域的热点问题。目前，对高功率连续固体激光器(100W以上)，实现调Q技术多数采用串联两组声光开关形成相互垂直的超声场的方式来实现，这种方法无疑增加了谐振腔的调试难度，增加了腔内插入损耗，降低了输出功率。而对于脉冲激光器，一般采用电光调Q技术，通常需要插入偏振元件，造成一部分偏振光损耗掉，降低了输出能量，另一方面，在高重复频率的调Q激光器中，由于激光晶体的热致双折射效应，会大大增加谐振腔的退偏损耗，致使激光器的输出激光模式的下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种偏振耦合并联式调Q固体激光器，该调Q固体激光器能够克服现有棒状固体激光器在调Q状态下运行的种种弊端，不仅实现了退偏损耗的再利用，增加了激光转换效率，提高光束质量、而且获得具有偏振特性的激光输出。

本发明提供的偏振耦合并联式调Q固体激光器，它包括位于同一光路上的第一全反镜，第一调Q器件，偏振分束镜，第一激光介质，以及输出镜，其特征在于：偏振分束镜的一个支路位于所述光路上，另一个支路上放置有第二全反镜。

在现有激光器谐振腔布局的基础上，提出具有偏振耦合并联式的谐振腔结构，对偏振分束镜退偏损耗部分的能量进行补偿，使该部分激光重新进入到谐振腔中进行谐振；通过偏振分束镜对激光的偏振分束作用，使谐振腔形成两个正交偏振、能量补偿的并联支路，在两个并联的支路内激光具有完全的线偏特性，而在两支路的耦合部分具有部分正交偏振的激光特性。因此可通过同步控制两并联支路上的电光调Q器件或直接控制耦合支路上的声光调Q器件，实现调Q的开关过程，获得高平均功率、高峰值功率、高光束质量的激光输出。具体而言，本发明具有以下优点：

(1)利用偏振分光的原理，将较高功率的激光进行分解，分别在每个支路中进行协同的电光调Q控制，降低调Q器件的要求，达到高效运行。

(2)利用偏振分光的原理，在耦合支路上采用声光调Q的控制，在达到高效运行的同时，可获得激光的偏振输出。

(3)对于采用偏振分光镜进行并联耦合的调Q激光器，通过支路能量的耦合，补偿激光介质的退偏损耗、增加谐振腔的选模能力，实现了偏振或部分偏振光的输出。

(4)在偏振耦合并联调Q的谐振腔中，通过是否采用λ/4波片，增加了各个并联子腔能量的交换能力，实现了输出激光偏振态的改变。当谐振腔内不放入λ/4波片时，输出的激光为部分正交偏振，当插入λ/4波片后，输出激光为部分圆偏振，可有效改变输出激光的偏振态。

(5)并联式调Q的方法有效的压缩了激光谐振腔的腔长，可获得更高的电光转换效率。

附图说明

图1是偏振耦合的并联式调Q固体激光器第一种实施方案的示意图；

图2是偏振耦合的并联式调Q固体激光器第二种实施方案的示意图；

图3是偏振耦合的并联式调Q固体激光器第三种实施方案的示意图；

图4是偏振耦合的并联式调Q固体激光器第四种实施方案的示意图；

图5是偏振耦合的并联式调Q固体激光器第五种实施方案的示意图；

图6是偏振耦合的并联式调Q固体激光器第六种实施方案的示意图；

图7是偏振耦合的并联式调Q固体激光器第七种实施方案的示意图；

图8是偏振耦合的并联式调Q固体激光器第八种实施方案的示意图；

图9是偏振耦合的并联式调Q固体激光器第九种实施方案的示意图。

具体实施方式

本发明在偏振耦合并联式谐振腔结构的基础上，通过不同的实施方案，实现了具有不同偏振态的激光输出。根据偏振耦合并联式谐振腔布局的不同，调Q器件可以是声光调Q器件也可以是电光调Q器件；激光工作物质可以是一个也可以是两个；泵浦源可以是闪光灯也可以是半导体激光源，其工作方式可以是连续或脉冲工作方式。下面结合附图和实例来说明本发明的多种具体实现方式。

图1所示，该激光器包括第一、第二全反镜1和6，第一、第二调Q器件2和7，偏振分束镜3，激光介质4，输出镜5。第一全反镜1，第一调Q器件2，偏振分束镜3，激光介质4，以及输出镜5依次位于同一光路上，第二全反镜6位于偏振分束镜3的另一个支路，第二调Q器件7位于第二全反镜6与偏振分束镜3之间。第一、第二调Q器件2和7可以是两个声光调Q器件也可以是两个电光调Q器件，它们分别置于分束镜3与全反镜1和6之间的两个支路上。