[发明专利]一种窄线宽固体激光器

说明书

一种窄线宽固体激光器，激光谐振腔输入镜、透镜和激光谐振腔输出镜沿泵浦源的输出方向依次设置；激光谐振腔输入镜镀有对泵浦光高透过率、激光高反射率的介质膜，激光谐振腔输入镜和激光谐振腔输出镜组成谐振腔；透镜镀有激光波段增透膜；激光增益介质的通光面上镀有对泵浦波段和激光波段的增透膜，其设置在激光谐振腔输入镜和透镜之间；石英耦合棱镜和回音壁腔相互邻接于一耦合界面，并设置在透镜和激光谐振腔输出镜之间；石英耦合棱镜靠近透镜的一侧面为入射面，其靠近激光谐振腔输出镜的一侧面为出射面，入射面和出射面均镀有激光波段的增透膜，其底面产生全反射。该激光器结构简单、尺寸小巧、易于集成、线宽窄、噪声低、可靠性高、稳定性好。

技术领域

本发明属于固体激光技术领域，具体涉及一种窄线宽固体激光器。

背景技术

全固态窄线宽激光器因其具有频率线宽窄、噪声低、相干性好、稳定性好、光束质量优良等特点，在精密测量、激光雷达、相干光通信、高精密光谱、光频标准、引力波探测等领域有广泛的应用前景，成为近年来激光领域的一个研究热点。在自由运转情况下，由于固体激光器荧光发射光谱普遍较宽的固有特点，固体激光器会出现多纵模振荡的现象，这是因为在激光器谐振腔内，宽荧光发射光谱的不同纵模利用不同部分的反转粒子数同时起振，从而在激光谐振腔内形成多模振荡，并且振荡纵模数量会随着泵浦功率的增大会增多。因此，固体激光器必须采取线宽控制技术才可能获得窄线宽激光输出。

目前，常用的激光线宽控制技术是通过在激光谐振腔内加选模元器件，使激光光谱变窄，实现窄线宽单纵模输出，典型的方案有标准具选频方法、短腔方法、体布拉格光栅法、双折射滤波片选频法、复合谐振腔方法等。利用这些方案国内外研究机构在固体激光器窄线宽输出方面取得了一系列进展，在不同类型的固体激光器中实现了窄线宽激光输出。然而，常用的标准具法-珀腔腔体尺寸通常较大,且不易于集成,并且高反射率的腔镜造价高昂且需要复杂的稳定装置，这些都严重限制了法-珀腔的应用，此外，要获得极窄线宽、低噪声、高光束质量、高稳定性的激光输出，通常需要几种选频方法叠加使用，例如在谐振腔内采用多快标准具、短腔和复合腔结合、记忆复合腔和双折射滤光片组合等方案，达到加强谐振腔的选模的目的。这就不可避免的带来激光器的复杂性增加，引入损耗、从而降低激光器效率和稳定性等问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供窄线宽固体激光器，该激光器具有结构简单、尺寸小巧、易于集成、线宽窄、噪声低、可靠性高、稳定性好的特点，同时，其制造成本低，易于大面积的推广应用。

为了实现上述目的，本发明提供一种窄线宽固体激光器，包括泵浦源、激光谐振腔输入镜、透镜、激光谐振腔输出镜、激光增益介质、石英耦合棱镜和回音壁腔；

所述激光谐振腔输入镜、透镜和激光谐振腔输出镜沿泵浦源的输出方向依次设置；所述激光谐振腔输入镜镀有对泵浦光高透过率、激光高反射率的介质膜，激光谐振腔输入镜和激光谐振腔输出镜组成激光谐振腔；所述透镜镀有激光波段增透膜；

所述激光增益介质的通光面上镀有对泵浦波段和激光波段的增透膜，其设置在激光谐振腔输入镜和透镜之间的光路上；

所述石英耦合棱镜和回音壁腔相互邻接于一耦合界面，并设置在透镜和激光谐振腔输出镜之间的光路上；石英耦合棱镜为等腰棱镜，其靠近透镜的一侧面为入射面，并镀有激光波段的增透膜，其靠近激光谐振腔输出镜的一侧面为出射面，并镀有激光波段的增透膜，其底面产生全反射，并通过倏逝场将激光耦合入到回音壁腔中实现选频，选频后的激发在回音壁腔中不断反射形成共振加强激光，并再次通过石英耦合棱镜耦合后出射到激光谐振腔输出镜上。

作为一种优选，所述泵浦源为半导体激光器泵浦源。

作为一种优选，所述激光增益介质为稀土离子掺杂晶体、陶瓷或者玻璃。

作为一种优选，所述回音壁腔的材料为CaF₂。

作为一种优选，所述回音壁腔的材料为MgF₂。