[发明专利]一种调谐厄米-高斯模态的激光器装置及方法

权利要求书

1.一种调谐厄米-高斯模态的激光器装置，其特征在于，包括：激光二极管泵浦源，泵浦光耦合光学系统，白光LED，白光光学耦合系统，合束镜，激光全反射镜，激光晶体，输出耦合镜，所述激光全反射镜为平面镜，所述输出耦合镜为具有一定曲率半径的球面镜，二者构成激光谐振腔；

激光二极管泵浦源发出的泵浦光进入泵浦光耦合光学系统进行聚焦，保持泵浦功率不变，白光LED发射的白光光束经白光光学耦合系统进行聚焦，白光LED的功率可调，两聚焦光束经合束镜合为空间上完全重叠的光束，然后进入激光晶体，对激光晶体进行端面泵浦，聚焦后的白光分布要与聚焦后的泵浦光分布保持完全一致，且经合束镜合束后二者在空间上必须完全重叠，以保证白光在激光晶体中产生的热透镜的位置与泵浦光产生的热透镜的位置完全重合，泵浦光实现泵浦作用，白光实现对热透镜焦距的调节；

为了产生厄米-高斯模态并后续进行模态调谐，初始状态下泵浦光的横向位置处于离轴状态，即泵浦光在横向上与谐振腔的光轴存在一定的位移，且该位移在后续模态调谐过程中保持不变，经合束镜合束后，白光须和泵浦光保持空间上的完全重叠。

2.根据权利要求1所述的一种调谐厄米-高斯模态的激光器装置，其特征在于，所述激光晶体为激光增益介质。

3.一种调谐厄米-高斯模态的激光器装置的方法，其特征在于，包括根据权利要求1-2任一项所述的调谐厄米-高斯模态的激光器装置，所述调谐厄米-高斯模态的激光器装置的方法具体包括：

步骤1，构建厄米-高斯模态的激光器装置；

步骤2，泵浦光在端面对激光晶体进行泵浦，且泵浦光位置具有一较大的离轴量，并保证聚焦后的白光与泵浦光重合，激光器装置输出某个高阶的厄米-高斯模态，记为HG_N,0；

步骤3，保持泵浦光和白光的离轴位置及泵浦功率不变，开始增加白光LED的功率，随着功率的增加，激光器装置输出的模态逐渐下降，出现HG_N-1,0、HG_N-2,0、…等模态，假设最低可下降至HG_n,0模；

步骤4，待模态下降到HG_n,0后，保持泵浦光的离轴位置及泵浦功率不变，减小白光LED的功率，模态逐渐上升，最高可升高至HG_N,0；

步骤5，调节白光LED的功率，可使得激光器装置的输出模态在HG_N,0～HG_n,0间调谐。

4.根据权利要求3所述的一种调谐厄米-高斯模态的激光器装置的方法，其特征在于，所述步骤3的具体做法为：

对激光全反射镜和输出耦合镜构成的激光谐振腔，无热透镜时，其光轴为输出耦合镜的曲率中心C到激光全反射镜的垂线CO；泵浦光离轴作用在x₀位置时，对应的离轴量为△x₀，当存在白光时，激光晶体中产生热透镜，热透镜的光轴位于x₀位置，且与CO平行，假定其焦点为F，在热透镜的作用下，激光谐振腔的光轴将不再是CO，而是CF；光轴倾斜为CF后，在x₀位置泵浦时的离轴量成为了△x₀′，显然△x₀′△x₀，即离轴量变小了，离轴量减小后，激光器厄米-高斯模态的阶数将会降低，白光的功率越大，产生的热透镜焦距越短，离轴量的减小越大，模态阶数降低越多，这样，通过白光LED功率的调节就可以调谐激光器装置的输出模态。