[发明专利]一种输出耦合率连续可调的激光装置

说明书

本发明提供一种输出耦合率连续可调的激光装置，该装置包括依次光学共轴放置的第一高反镜、至少两个激光增益模块、相位调制器、偏振片和第二高反镜。通过至少一个激光增益模块与相位调制器共同作用，实现对增益激光相位的调节，进而可以连续调节输出耦合率，实现腔内p光和s光增益损耗的匹配控制，获得高功率(大于瓦级)偏振激光运转。

技术领域

本发明涉及高功率固体激光器领域，特别涉及一种输出耦合率连续可调的激光装置。

背景技术

2μm激光波段为人眼安全波段，在气象监测、激光测距、激光雷达、遥感、医疗和生命科学领域等方面具有广泛应用，美国国家宇航局、美空军实验室、诺格公司、斯坦福大学、哈佛大学、剑桥大学、俄科学院和欧空局等研究人员对此都开展技术攻关。Tm:YAG晶体凭借高硬度、高热导率、优良的机械性能、热性能和光学性能等优势，是高功率2μm激光最具发展潜力的晶体之一。美空军实验室、诺格公司、斯坦福大学、哈佛大学、剑桥大学、俄科学院等以及国内十多家，都在以多种技术方案攻关。现有技术问题为：

1.基于Tm:YAG晶体的高功率2μm激光均为自由运转，研究人员认为该介质难以实现高功率(瓦级)偏振激光运转。

2.基于Tm:YAG晶体的高功率2μm激光谐振腔输出耦合率固定不可调节，难以实现增益损耗控制。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提供了一种输出耦合率连续可调的激光装置，该装置包括：依次光学共轴放置的第一高反镜、至少两个激光增益模块、相位调制器、偏振片和第二高反镜；

激光增益模块用于在泵浦条件下产生辐射激光；

第一高反镜和第二高反镜用于构成激光谐振腔实现激光往返振荡，第一高反镜和第二高反镜的腔内均镀有对于预设波长的p光和预设波长的s光高反射率的膜层；

偏振片镀有对于预设波长的s光高反射率且对于预设波长的p光均高透过率的膜层，用于分离p光和s光并实现激光输出；

其中，至少两个激光增益模块中的至少一个激光增益模块通过控制温度场实现对经过其的激光进行旋光量调节，以用作相位调制功能，与相位调制器调节激光谐振腔内p光和s光的相位延迟量，实现输出耦合率调控。

可选地，相位调制器为具有旋光效应的晶体。

可选地，相位调制器对于经过其的激光的相位调制范围为[0,2π]。

可选地，至少两个激光增益模块中的任意一个激光增益模块(1)用于为其他的一个或多个所述激光增益模块相位调制。

可选地，激光增益模块的增益介质为Tm:YAG晶体。

可选地，预设波长的激光为2μm波段的激光。

可选地，激光装置的工作过程为：

至少两个激光增益模块在泵浦条件下产生辐射激光，其中至少一个激光增益模块通过控制温度场实现旋光调节；辐射激光在第一高反镜和第二高反镜构成的谐振腔内往返传输，实现增益激光振荡；增益激光经过至少两个激光增益模块、相位调制器时，分别产生旋光，其中具有相位调制功能的激光增益模块的旋光量与激光装置的工作参数相关；累积旋光后的增益激光通过偏振片在p光和s光两个方向分解，沿不同方向传输；p光继续在高反镜构成的激光谐振腔内往返传输；s光折返传输至激光谐振腔外，形成损耗或者有效激光输出；

有效激光输出的过程为：

低电流工作状态下，调节至少一个激光增益模块的旋光量，实现激光输出；调节相位调制器的旋光量，至激光输出最大值位置；等步长增加电流，每个电流条件下重复上述调节过程，至预先设定的工作条件。

可选地，至少一个激光增益模块的旋光量调节范围在初始值的±15％。