[发明专利]一种使用二次曲面镜的高功率窄线宽可调谐激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体是一种使用二次曲面镜的高功率窄线宽可调谐激光器。 

背景技术

高功率窄线宽可调谐激光器主要应用于相干并束、相干检测、相干光通信、谐波产生、重力波探测等，目前已广泛应用于外差传感、光谱探测、大气监测、光通信等领域。这些应用不仅需要较高的激光功率，而且要求激光具有比较窄的光谱带宽，较高的波长稳定性。 

高功率可调谐激光器，目前广泛采用的腔体结构由平面衍射光栅和高反镜组成。平面衍射光栅作为选频元件，常作为端反镜，通过改变光栅法线与谐振腔轴线的夹角（入射角）实现激光频率的调谐。要实现高功率可调谐激光器的窄线宽输出，目前采取的方案主要有两种：1、光栅的入射角为掠入射；2、通过加大平面光栅的尺寸，在谐振腔内假如扩束镜，从而提高光栅的分辨率。进一步压缩带宽的方法可以是把两个或多个平面光栅进行组合，利用它们反射光谱的重叠来实现窄线宽输出。但这种方法无疑会使系统结构复杂化、谐振腔损耗更大（单个平面闪耀光栅的衍射效率往往只能达到~60%），进一步将导致输出功率下降。除此之外，多平面光栅结构的窄线宽可调谐激光器体积较大、封装困难，稳定性不高。 

构建高功率窄线宽可调谐激光器，体布拉格光栅替代传统的平面光栅可以很好地解决系统体积庞大、结构复杂、光栅插入损耗较大等问题，同时可提供带宽小于0.5nm的激光输出（Laser Phys Lett. 2010(6): 450-453, Opt. Express 2008(16): 9507-9512, Opt. Lett. 2008(22): 1204-1206）。作为一种新型的选频元件，反射式体布拉格光栅（RBG）绝对衍射效率超过99%；光栅损耗小于2.5%；光谱选择最低可达20pm，角度选择最低可达100μrad；温度稳定性达400℃，在近红外区对连续激光照射的耐受性高达每平方厘米数万瓦。因此，反射式体布拉格光栅是一种非常理想的高功率窄线宽可调谐激光器的选频器件，最近几年在激光系统中的应用吸引了越来越多激光工作人员的关注。（作为波长选择和光谱窄化元件，体布拉格光栅目前已被应用于半导体激光器，光学参量振荡器和固体激光器的窄线宽输出方面） 

因此，基于体布拉格光栅，设计一种结构紧凑、性能优越的高功率窄线宽可调谐激光器具有很强的现实意义。但是，在使用ＲＢＧ进行波长调谐的过程中发现，输出光束的方向会随着光栅转动而发生偏转，这给实际使用带来了新的麻烦。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种使用二次曲面镜的高功率窄线宽可调谐激光器，不仅能够宽范围的波长调谐，而且输出激光稳定、光谱带宽可始终小于0.5nm，整个调谐过程仅需转动光栅转台即可完成。 

本发明是以如下技术方案实现的：一种使用二次曲面镜的高功率窄线宽可调谐激光器，包括反射式体布拉格光栅、光栅转台、准直器、增益介质、输出耦合镜、二向色镜、泵浦源、平面全反镜和二次曲面镜；所述的反射式体布拉格光栅固定在光栅转台的旋转轴上；反射式体布拉格光栅的法线与光栅转台的旋转轴垂直；光栅转台的旋转轴与二次曲面镜的焦点轴重合；平面全反镜的法线与光栅转台的旋转轴垂直，与二次曲面镜的轴线平行；二向色镜与水平方向呈45°角；泵浦源发射的泵浦光依次通过二向色镜、输出耦合镜、增益介质进入准直器，准直器输出的准直光与反射式体布拉格光栅的光栅转轴共面，并且准直光的方向与光栅转轴垂直；反射式体布拉格光栅的光谱选择最低可达20pm、角度选择最低可达100μrad、绝对衍射效率超过99%、光栅损耗小于2.5%、同时温度稳定性达400℃，在近红外区对连续激光的耐受性高达每平方厘米数万瓦；所述的反射式体布拉格光栅、光栅转台和二次曲面镜构成激光器的光栅选频结构，放在激光器的内部或外部。 

本发明的有益效果是： 

1、能够保证在高功率调谐运转的过程中，光谱带宽始终小于0.5nm；

2、在整个功率调节范围内，具有较高的效率、输出波长稳定、可重复性好；

3、体积小、结构简单紧凑、抗干扰能力强、调谐精度高，整个调谐过程仅需对光栅转台进行转动，操作简单便捷。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图； 

图2是本发明的另一种结构示意图。

具体实施方式