[发明专利]一种大能量阶数可控涡旋激光脉冲产生装置

说明书

本发明公开了一种大能量阶数可控涡旋激光脉冲产生装置，包括单频种子激光器，用于产生连续的单频种子激光；液晶空间光调制器，设置于单频种子激光器的出射光路上，用于调整单频种子激光的涡旋阶数，得到涡旋种子激光；从动激光器，与液晶空间光调制器连接，用于接收涡旋种子激光的牵引，得到大能量涡旋脉冲激光；谐振探测控制模块，与从动激光器的多个部位连接，用于探测从动激光器中的谐振状态，并在最佳谐振状态下释放从动激光器中声光Q开关的关闭信号，以实现从动激光器释放大能量涡旋脉冲激光，实现了激光具有大能量和涡旋阶数可控的特点。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种大能量阶数可控涡旋激光脉冲产生装置。

背景技术

携带轨道角动量(OAM)信息的光束被称为涡旋光束(Vortex Beam)，其在光操控、非线性光学、空间光通信、材料加工、成像等领域均有重要意义。涡旋光束在除振幅、频率调制外增添了一个可变自由度，推动了激光通信领域内的技术应用与创新，目前已经有多篇文献报道通过控制涡旋的阶数实现近距离的图像传输。同时，涡旋光束具有螺旋相位，其光强分布呈环形，该特征使得其在光镊、超分辨成像及激光加工中具有广泛的应用。

目前产生涡旋光束的方法按照调制位置不同可分为腔外调制和腔内调制。腔外调制主要是在外光路中加入涡旋相位片、全息光栅。采用涡旋相位片、全息光栅等都能产生高功率的涡旋光束，但是其调制器的相位是固定的，无法实时控制涡旋阶数。腔内调制是通过改变泵浦结构或在腔内插相位板、空间光调制器等产生涡旋光束，同样产生的涡旋光束无法兼顾阶数可控及大能量的特点，而在远距离自由空间光通信领域，通讯的距离受限于激光的能量，因此由于以上缺陷，导致涡旋光束在远距离光通信领域不能得到广泛的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本发明提供一种大能量阶数可控涡旋激光脉冲产生装置。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

单频种子激光器，用于产生连续的单频种子激光；

液晶空间光调制器，设置于所述单频种子激光器的出射光路上，用于调整所述单频种子激光的涡旋阶数，得到涡旋种子激光；

从动激光器，与所述液晶空间光调制器连接，用于接收所述涡旋种子激光的牵引，得到大能量涡旋脉冲激光；

谐振探测控制模块，与所述从动激光器的多个部位连接，用于探测所述从动激光器中的谐振状态，并在最佳谐振状态下释放所述从动激光器中声光Q开关的关闭信号，以实现所述从动激光器释放所述大能量涡旋脉冲激光。

在一种实施方式中，所述从动激光器还包括泵浦源、泵浦光耦合装置、块状固体激光增益介质，所述泵浦源与所述块状固体激光增益介质通过所述泵浦光耦合装置建立连接，所述谐振探测控制模块包括通电连接的探测器和实时控制箱，所述泵浦源通过所述泵浦光耦合装置激励所述块状固体激光增益介质中的激光粒子，得到反转粒子数；所述实时控制箱用于当所述反转粒子数积累至预设数量时扫描所述从动激光器的腔长，直至所述探测器接收到所述涡旋种子激光的干涉信号峰值，停止扫描，以使所述从动激光器获得大能量涡旋脉冲激光。

在一种实施方式中，所述从动激光器还包括全反镜，用于控制所述从动激光器的腔长。

在一种实施方式中，所述从动激光器还包括输出镜，所述输出镜靠近所述液晶空间光调制器设置，用于向所述从动激光器中注入涡旋种子激光以及输出所述从动激光器产生的大能量涡旋脉冲激光。

在一种实施方式中，包括设置于所述单频种子激光器与所述液晶空间光调制器之间的激光单向器，用于阻止所述大能量涡旋脉冲激光传输至所述单频种子激光器。

在一种实施方式中，所述单频种子激光器为非平面环形腔固体激光器、微片激光器、单频光纤激光器、DFB、DBR及ECL激光器中的一种。