[发明专利]重复频率可控的被动调Q产生激光脉冲的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种被动调Q方法，特别是重复频率可控的被动调Q产生激光脉冲的方法。

背景技术

被动调Q固体激光器，主要由泵浦源、激光工作介质和被动调Q元件组成。泵浦源发射泵浦光，通过端面泵浦或侧面泵浦的泵浦耦合系统照射激光工作介质。激光工作介质将泵浦光能量转化为激光能量。被动调Q元件控制激光工作介质内能量的储存和释放，以产生激光脉冲。

被动调Q元件的基本工作原理是通过可饱和吸收来实现谐振腔腔内损耗大小的变化。当被动调Q元件未饱和时，其吸收系数比较大，因此腔内损耗比较大，不会产生激光振荡。而泵浦光的作用下激光工作介质内上能级粒子数积累，实现能量的储存。当被动调Q元件饱和时，其吸收系数较小，因此腔内损耗比较小，激光振荡快速地产生，激光工作介质中储存的能量迅速释放，形成激光脉冲。

主动调Q固体激光器与被动调Q固体激光器的区别在于，采用损耗可由外部信号控制的主动调Q元件，电光Q开关、声光Q开关。主动调Q元件的损耗可由外部信号控制，一定程度上便于调节。

《用于Q开关固体激光器中的首个脉冲优化的方法以及Q开关固体激光器》(专利申请公布号CN101897087A)提出用特定的信号控制主动调Q元件的损耗，以调节脉冲特性的方法。而本专利用于被动调Q，并且通过关断和打开泵浦电流进行控制，而不是通过调制调Q元件的损耗。

与主动调Q相比，被动调Q结构通常更加简单，更易于实现设备的小型化。但是被动调Q元件的激光脉冲输出通常不能由控制电路进行主动控制，难免在一个泵浦周期中产生多个脉冲组成的脉冲串，难以控制脉冲重复频率。

这限制了被动调Q泵浦的固体激光器在需要主动控制脉冲输出的场合的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种重复频率可控的被动调Q产生激光脉冲的方法。它可靠性高，可控制脉冲重复频率。

本发明提供一种重复频率可控的被动调Q产生激光脉冲的装置，包括：

一泵浦源；一激光谐振腔，该激光谐振腔包括一前腔镜和一后腔镜，该谐振腔位于泵浦源的输出光路上；一激光工作介质，该激光工作介质位于激光谐振腔的前腔镜和后腔镜之间；一被动调Q元件，该被动调Q元件在激光工作介质之后，位于激光谐振腔的前腔镜和后腔镜之间；一控制器，该控制器与泵浦源连接，控制泵浦源的开启或关闭；一耦合装置，该耦合装置位于泵浦源的输出光路上，在泵浦源和激光谐振腔之间。

本发明还提供一种重复频率可控的被动调Q产生激光脉冲的方法，包括如下步骤：

步骤1：控制器打开泵浦源，泵浦源发出的泵浦光通过耦合装置和谐振腔的前腔镜入射到激光工作介质；激光工作介质产生的激光在谐振腔内振荡；经过一预定时间，振荡后的激光光束经过被动调Q元件发出一个激光脉冲经谐振腔的后腔镜出射；

步骤2：经过一预定时间，控制器控制泵浦源关闭；

步骤3：经过一预定时间，控制器控制泵浦源开启；

步骤4：重复上述步骤1、2、3。

本发明的有益效果是，采用本发明的被动调Q方法，其重复频率可以通过泵浦电流的启动和关断来主动进行控制。通过本发明的方法可确保一个泵浦周期中只产生单个被动调Q脉冲，避免产生后续的脉冲串，从而控制脉冲重复频率。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下面结合实施例及附图对本发明做进一步说明，其中：

图1是本发明的结构图；

图2为常规被动调Q的泵浦电流(连续泵浦)和输出光强波形图(通常输出重复频率不可控的脉冲串)；

图3为本发明的一种重复频率可控的被动调Q产生激光脉冲的方法输出的激光是单脉冲，激光重复频率可控。

图4为本发明的方法流程图；

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种重复频率可控的被动调Q产生激光脉冲的装置，包括：

一泵浦源1，所述的泵浦源1是半导体激光器或者闪光灯；

一激光谐振腔2，该激光谐振腔2包括一前腔镜和一后腔镜，该激光谐振腔2位于泵浦源1的输出光路上，所述的激光谐振腔2的材料是硅酸盐玻璃、石英玻璃、硼硅酸盐玻璃或钠钙玻璃；

一激光工作介质3，该激光工作介质3位于激光谐振腔2的前腔镜和后腔镜之间，所述的激光工作介质3是晶体或有源光纤，激光工作介质的材料是Nd：YAG、Yb：YAG、Er：YAG、Cr：YAG、Nd：glass、Yb：glass、Er：glass或Ti：sapphire；