[发明专利]一种用于保障微片激光器频率稳定性的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于保障微片激光器频率稳定性的装置及方法，其中，装置包括沿光路顺次布置的连续泵浦源(1)、第一准直透镜(4)、光束耦合透镜(6)和微片(7)，还包括脉冲光纤泵浦源(2)和第二准直透镜(5)，所述的第一准直透镜(4)和光束耦合透镜(6)之间设有偏振分光棱镜(3)；所述脉冲光纤泵浦源(2)出射激光时，激光光束依次经过第二准直透镜(5)、偏振分光棱镜(3)和光束耦合透镜后汇聚到微片(7)上。本发明通过一个偏振分光棱镜，将一束连续泵浦光与一束重复频率和占空比可调的脉冲泵浦光耦合到一起，利用连续泵浦叠加脉冲泵浦的方式，实现对微片激光器脉冲重复频率的稳定可控输出。

技术领域

本发明属于固体激光技术领域，尤其是涉及一种用于保障微片激光器频率稳定性的装置及方法。

背景技术

微片激光器具有全固化、体积小、结构简单、适合批量化生产的特点，可以获得线偏振、脉冲频率可调、光束质量好、发散角小、脉冲幅度稳定、波长可选的激光。在许多领域得到了广泛应用，具有很高的性价比。

如公开号为CN110854658A的中国专利文献公开了高重复频率1.5um人眼安全调Q微片激光器，其包括依序设置的半导体泵浦源；耦合系统；第一腔镜；增益介质；调Q晶体；第二腔镜；其中泵浦源发射的泵浦光，经耦合系统和第一腔镜，进入到增益介质，增益介质激发的光被调Q晶体部分吸收，在由第一腔镜和第二腔镜组成的激光腔内形成了调Q脉冲激光振荡输出。

公开号为CN107528202A的中国专利文献公开了一种微片激光器，包括：泵浦源，具有一个激光输出端，光束变换聚焦装置，具有一个准直透镜和一个同轴设置的聚焦透镜，以及激光介质；光束变换聚焦装置相对所述泵浦源和激光介质的轴向间距可调节地设置于两者之间，激光输出端输出的激光光束顺次经过所述准直透镜和所述聚焦透镜进入所述激光介质中。

由于微片激光器采用被动调Q的方式工作，相较于主动调Q，由于没有外加调Q电源，其频率稳定性较差，无法满足在需要精确时间时序方面的应用，这成为制约微片激光器发展的重要因素。而造成频率稳定性较差的主要因素包括模式间的竞争、横模之间的拍频以及连续抽运功率的稳定性；同时，输出激光频率与泵浦功率相关，更大的泵浦功率会导致脉冲频率变得更加不稳定，从而难以获得某些应用需要的稳定频率。

发明内容

针对现有微片激光器频率稳定性差的不足，本发明提供了一种用于保障微片激光器频率稳定性的装置。

一种用于保障微片激光器频率稳定性的装置，包括沿光路顺次布置的连续泵浦源、第一准直透镜、光束耦合透镜和微片，还包括脉冲光纤泵浦源和第二准直透镜，所述的第一准直透镜和光束耦合透镜之间设有偏振分光棱镜；所述脉冲光纤泵浦源出射激光时，激光光束依次经过第二准直透镜、偏振分光棱镜和光束耦合透镜后会聚到微片上。

本发明的装置，通过在连续泵浦的基础上叠加频率可控的脉冲泵浦光，可实现对微片激光器的自调Q可控脉冲输出，从而保证输出激光频率的稳定性及可调节性。

所述连续光纤泵浦源的输出功率可调，可以输出100mW到2W的808nm激光。

所述连续光纤泵浦源的输出光纤可以为单模光纤或者多模光纤，单模光纤芯径为6-10μm，多模光纤芯径为100-400μm。

所述脉冲光纤泵浦源的输出光纤是单模保偏光纤，输出功率可调，用于输出10mW到100mW的808nm激光；输出的激光脉冲频率从1kHz到500kHz调谐。

所述的偏振分光棱镜用于对808nm波长激光进行分光，对于P光的透过率＞95％，对于S光的透过率＜1％，对于S光的反射率＞99％，对于P光的反射率＜5％。

所述的第一准直透镜与光束耦合透镜相互配合，将连续光纤泵浦源输出的激光聚焦在微片上，焦点处的光斑直径为20μm～80μm；所述的第二准直透镜与光束耦合透镜相互配合，将脉冲光纤泵浦源输出的激光聚焦在微片上，焦点处的光斑直径与连续泵浦光的光斑直径相等。