[发明专利]实现自动宽调谐的单频连续波全固态钛宝石激光器

说明书

本发明涉及一种实现自动宽调谐的单频连续波全固态钛宝石激光器及方法。本发明的目的是解决现有的可调谐钛宝石激光器及调谐方法中存在操作繁琐复杂、调谐范围窄及调谐精度低的技术问题。本发明的技术方案是：一种实现自动宽调谐的单频连续波全固态钛宝石激光器，包括泵浦源、钛宝石晶体、四镜环行激光谐振腔、宽带光学单向器、双折射滤波片、电光标准具、耦合系统、分束镜、波长计、计算机、压电控制器和压电旋转电机；本发明利用Labview自动控制程序实现钛宝石激光器输出波长的自动调谐，自动宽调谐装置只需在控制界面上设定目标波长值，即可实现全固态连续单频钛宝石激光器输出波长的调谐，不需要繁琐复杂的操作过程，大大降低了人为操作的失误率。

技术领域

本发明涉及可调谐钛宝石激光器，尤其涉及一种实现自动宽调谐的单频连续波全固态钛宝石激光器及方法。

背景技术

全固态连续单频可调谐钛宝石激光器的输出光谱范围(700-1100nm)覆盖了钾、铷、铯等碱金属原子的吸收线波段，因此可广泛应用于原子俘获与冷却、原子时钟、玻色爱因斯坦凝聚、量子存储、光学磁力仪以及原子力显微镜等基于原子的科学研究实验中。为了使输出波长与不同种类的碱金属原子的吸收波段相对应，钛宝石激光器必须具有较宽的调谐范围。目前人们采用不同的手段实现钛宝石激光器的宽带调谐，但绝大多数采用的装置是手动调谐装置，这使得钛宝石激光器在使用过程中操作繁琐复杂，增加了人为操作的失误率，为科研工作带来诸多不便。为了克服手动调谐的弊端，1996年，陈红兵等人利用自行研制的波长计作为参考，通过设计反馈控制回路来实现钛宝石激光器的自动调谐，然而其调谐范围只有50nm，而且所用的双折射滤波片的驱动装置为步进马达，限制了激光器调谐的精度(具体请参考，陈红兵等，0.9-0.95μm波段钛宝石激光器波长自动调谐实验，量子电子学，第13卷第3期，259-264,1996)。1997 年，吴路生等人使用电脑控制步进电机去驱动水平转台，进而改变色散棱镜的角度从而实现钛宝石激光器的自动调谐(具体请参考，吴路生等，实用自动调谐的钛宝石激光器，激光技术，第21卷第2期，104-105,1997)。然而他们实现的是脉冲钛宝石激光器，而且其使用的步进电机及色散棱镜作为调谐装置直接限制了脉冲钛宝石激光器的调谐精度。

发明内容

本发明的目的是解决现有的可调谐钛宝石激光器及调谐方法中存在的操作繁琐复杂、调谐范围窄及调谐精度低的技术问题，提供一种实现自动宽调谐的单频连续波全固态钛宝石激光器及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种实现自动宽调谐的单频连续波全固态钛宝石激光器，包括泵浦源、钛宝石晶体、四镜环行激光谐振腔、宽带光学单向器、双折射滤波片、电光标准具、耦合系统、分束镜、波长计、计算机、压电控制器和压电旋转电机；所述耦合系统设在泵浦源的出射光路上，所述四镜环行激光谐振腔设在耦合系统的出射光路上，所述钛宝石晶体、宽带光学单向器、电光标准具和压电旋转电机设在四镜环行激光谐振腔的光路中，所述双折射滤波片设在压电旋转电机中，所述分束镜设在四镜环行激光谐振腔的出射光路上，所述波长计设在分束镜的反射光路上，波长计的信号输出端经USB通讯接口与计算机的信号输入端连接，计算机的信号输出端口与压电控制器的信号输入端口连接，压电控制器的信号输出端口与压电旋转电机的信号输入端口连接。

进一步地，所述的四镜环行激光谐振腔由第一平凹镜、第二平凹镜、第一平面镜和第二平面镜构成；第一平凹镜设在耦合系统的出射光路上，第二平凹镜设在第一平凹镜的透射光路上，第一平面镜设在第二平凹镜的反射光路上，第二平面镜设在第一平面镜的反射光路上；所述钛宝石晶体以布儒斯特角设在第一平凹镜和第二平凹镜之间；所述宽带光学单向器设在第二平面镜和第一平凹镜之间；所述电光标准具设在第一平面镜和第二平面镜之间；所述压电旋转电机设在第二平凹镜和第一平面镜之间。

进一步地，所述的宽带光学单向器由外加磁场的磁致旋光晶体和自然旋光晶体组成，所述磁致旋光晶体和自然旋光晶体均以布儒斯特入射角放置在四镜环行激光谐振腔的光路中。