[发明专利]主动锁模CO2激光器

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种主动锁模CO₂激光器。

背景技术

超短脉冲激光在粒子加速、核聚变点火、高能X射线、高精度激光测量与探测以及激光与物质相互作用等诸多领域均具有重要的应用价值，因而成为近年来激光技术领域引人注目的研究热点和前沿技术。目前，近红外和可见光波段的超短脉冲激光技术相对较成熟，输出功率可达TW级，脉冲宽度fs量级的激光器已达到了产品化水平。长波红外波段的CO₂激光器因受自身特性和器件的影响，直接实现超短脉冲激光输出比较困难，因此发展相对缓慢，但波长为9.3～10.6μm的超短脉冲CO₂激光由于其处于大气传输窗口，在粒子加速、空间环境探测、激光精密测距、高分辨率激光雷达、激光通讯及激光光谱学等方面具有非常广泛的应用。

目前CO₂激光器实现脉冲输出的技术途径主要有调Q技术、激光脉冲分割技术和锁模技术。调Q技术主要有电光调Q、机械调Q和声光调Q，通常可以实现最高重复频率数百kHz的激光输出，但受开关时间和激光束渡越时间的影响，通常输出激光的脉宽在数百ns，高重频运转下甚至到μs量级。激光脉冲分割技术可分为光学自由衰减法、Kerr效应法和半导体光开关法，该技术可以实现脉宽为ps量级的激光输出，但结构非常复杂、效率较低。锁模技术结构简单，可以获得亚ns激光脉冲，但需尽可能加宽激光的增益谱线。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中腔内调Q法的激光脉宽较宽和脉冲分割法结构复杂的问题，而提供一种主动锁模CO₂激光器。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种主动锁模CO₂激光器，从左到右依次同轴设置凹面全反镜、激光管、声光调制器和平面全反镜，射频驱动器和信号发生器与声光调制器连接；

所述的凹面全反镜和平面全反镜组成激光振荡腔；激光管通过放电使激光管内产生激光增益；声光调制器插入激光振荡腔内，采用布拉格衍射垂直入射方式；所述的射频驱动器用于给声光调制器工作提供射频信号；信号发生器用于精确控制声光调制器的工作状态，从而控制振荡激光束在腔内往返振荡情况；振荡激光束在腔内往返振荡，由声光调制器的一级衍射将振荡激光束衍射至腔外，改变谐振腔损耗，由此产生主动调制，实现锁模激光输出。

本发明所述的激光管内充入比例为1:3:5:21的Xe气、CO₂气体、N₂气和He气，总气压25托，增益区长度800mm。

本发明所述的平面全反镜的材料为Cu。

本发明所述的激光器还包括殷钢支架，所述的凹面全反镜、激光管、声光调制器和平面全反镜设置在殷钢支架上。

本发明的有益效果

本发明采用主动锁模技术，实现CO₂激光高重复频率输出，输出激光脉宽在10ns左右，与腔内调Q法相比较，激光脉宽得到大幅度压缩，与激光脉冲分割法相比较，激光器的结构非常简单、紧凑，可实现小型化。

附图说明

图1是本发明主动锁模CO₂激光器工作原理示意图。

图2是本发明主动锁模CO₂激光器的示意图。

图中，1、凹面全反镜，2、激光管，3、声光调制器，4、平面全反镜，5、射频驱动器，6、信号发生器，7、殷钢支架，1-1、射频发生器，1-2、电-声换能器，1-3、声光介质，1-4、入射光束，1-5、吸声材料，1-6、出射光束。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。