[发明专利]一种高功率单纵模紫外全固态激光器

说明书

技术领域

本发明属于全固态激光器领域，特别是一种高功率单纵模紫外全固态激光器，通过1064nm波长激光放大并三倍频得到355nm单纵模紫外激光。

背景技术

多普勒测风激光雷达在天气预报、环境监测、机场和靶场风速测量等领域显示了广阔的应用前景，该雷达系统对激光发射源的要求非常高，即要求激光器能输出一定功率的单纵模调Q脉冲，同时还要求单纵模激光器有良好的频率稳定性。单纵模窄线宽的调Q脉冲激光器作为激光雷达的发射源，其性能直接决定了整个激光雷达系统的测量精度和探测能力，具有傅里叶极限转换线宽的窄线宽脉冲激光器已成为目前多普勒激光雷达领域的研究重点和热点。就当前的国际技术发展现状来看，常见的测风激光雷达的激光源是二倍频或者三倍频的种子注入1064nm波长调Q激光器。目前，国内窄线宽激光发射源主要是采用进口国外的低重频单纵模激光器，较高重频的高功率种子注入单纵模全固态激光器技术研究开展有限，技术成熟度较低，制约了国内测风激光雷达技术的发展。

中国发明专利号ZL200910084323.2，名称为“三波段脉冲激光器”的发明专利中公开了一种使用主振荡级与功率放大器(MOPA)系统结合倍频装置产生高功率倍频激光的技术方案。首先由脉冲激光种子源(主振荡器)产生具有高光束质量且输出功率较小的1064nm基频种子光，然后经过激光放大装置(功率放大器)实现对种子光的高功率放大，然后采用腔外倍频系统获得二倍频532nm和四倍频266nm激光。但该技术方案未产生三倍频激光，也无法通过有序的调Q控制实现高重频的单纵模脉冲激光输出；申请号201210097219.9，名称为“种子光注入的腔内倍频532nm单纵模激光器”的发明专利公开了种子注入调Q结合腔内倍频的技术方案。采用1064nm种子注入，使用改进的谐波探测方法调Q获得了种子注入1064nm单纵模脉冲激光，再经腔内倍频输出较高功率单纵模532nm激光。该技术方案腔内倍频方式易影响基频光入射，且进行三倍频时不便同时获得基频光和二倍频光，而输出的二倍频光虽然功率较高，但如用于三倍频转换，功率仍然偏低。

开展高脉冲能量的种子注入单纵模全固态激光技术研究，突破其关键技术，研制高可靠性的工程样机，对提升我国激光测风雷达和高光谱激光雷的研制水平具体有现实意义，需求迫切。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高功率单纵模紫外全固态激光器，该激光器工作频率高，工作稳定，可同时提供基频1064nm、倍频532nm、三倍频355nm激光输出，输出单脉冲能量高、窄线宽、频率稳定性好、光束质量高。

本发明基本工作原理如下：

一种高功率单纵模紫外全固态激光器，在其振荡级种子注入单频连续激光，在谐振腔内采用改进的谐振探测方法，由时序总控系统在光电二极管接收的谐振反馈信号极大值处打开调Q开关，获得种子注入1064nm基频单纵模脉冲激光，基频激光经放大级系统放大后，再二倍频和三倍频，获得单纵模绿光和单纵模紫外激光。时序总控系统同时对振荡级泵浦源、放大级泵浦源驱动进行精确时序控制，确保振荡级输出脉冲激光的功率和频率稳定性。

本发明具体技术方案如下：

一种高功率单纵模紫外全固态激光器，包括振荡级系统、放大级系统、腔外倍频系统和电学总控系统，振荡级系统输出的信号光依次进入放大级系统和腔外倍频系统。

所述振荡级系统包括种子注入光路和从动谐振腔；

所述种子注入光路主要包括种子激光器；

所述从动谐振腔包括后腔镜、调Q晶体、1/4波片、偏振片、振荡级泵浦源、激光晶体和输出镜；所述种子注入光路输出的种子光经所述后腔镜进入从动谐振腔，经过1/4波片后以布儒斯特角入射至所述偏振片，此时种子光的s光被反射出谐振腔外，而p光透过偏振片后经过谐振腔内一个完整的来回，在偏振片前变成了s光入射，再次以布儒斯特角入射后也被反射出腔外，两次反射出的s光相干涉，其干涉信号包含了腔长信息；所述调Q晶体与1/4波片一起组成升压式电光调Q开关，调Q晶体上加电压则谐振腔就能出光，断掉电压则不能出光；

所述放大级系统主要包括放大级泵浦模块；