[发明专利]一种大能量脉宽重频可调纳秒单频激光器

说明书

本发明提供一种大能量脉宽重频可调纳秒单频激光器，包括依次放置的种子激光预放大模块、固体激光预放大模块、板条激光放大模块和倍频模块，种子激光预放大模块产生μJ量级的单频线偏振激光，固体激光放大到mJ量级，板条激光放大模块放大到百mJ量级后，倍频模块产生单频多波长激光输出。本发明采用同源双路移频器将单频种子连续激光调制成高消光比的脉冲光，利用多级光纤放大结合4通谐振泵浦端泵固体放大实现小信号高增益激光放大，最后利用板条激光晶体级联降低激光热致像差实现大能量单频激光输出，实现了极窄线宽、高稳定性、高光束质量、大能量、脉宽重频可调可见光波段至近红外三波长激光输出，满足星载风场探测、星载海洋探测等应用要求。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种大能量脉宽重频可调纳秒单频激光器。

背景技术

全固态激光器由于具有高光束质量、高集成度、大能量、长寿命等特点，一直是激光领域的研究重点和热点。而全固态单频固体激光器在此基础上还具有窄线宽的特点，采用单频技术实现对激光频率信息、相位信息和强度信息等的调制，可应用于大气风场探测、海洋深度探测、临近空间大气温度与重力波探测等领域。常规的大能量单频激光器采用注入锁定结合主振荡放大技术(MOPA)实现。

现有大能量单频激光器采用注入锁定技术，是指将单频、高光束质量的种子光信号注入到一个激光振荡器中。激光的产生首先是通过自发辐射产生的，再经过受激辐射产生，由于激光振荡器的谐振腔内充满了种子光子，从而代替自发辐射，激光振荡是在这个种子光频率的基础上产生的，邻近种子光频率的激光纵模最先形成振荡，并提取反转粒子、抑制其它纵模振荡，从而得到高能量、单纵模、光束性能好的放大激光。目前已经实现的种子注入锁定技术主要有Q时间最小建立法、Pound-Drever-Hall法(PDH)、Ramp-Fire(RF)或Ramp-Hold-Fire(RHF)等几种实现方法。其共同点就是精密调整激光放大器的腔长，使其频率保持与种子激光器一致。振荡器产生的单频激光再结合行波放大技术实现大能量激光输出。

现有大能量单频激光器无论采用哪种不同类型的谐振探测技术，都无法对脉冲建立时间内外界干扰引起的腔长变化进行控制，在此期间腔长的微小变化会影响输出激光的单频特性，产生一个无法克服的频率抖动(4～10MHz)，因此会影响增加激光器稳定单频输出的可靠性。此外现有大能量单频激光器在不影响激光器其他参数条件下难以实现激光脉宽、重频连续可调。这样的激光器用于激光雷达探测会严重影响到系统的探测精度，无法获得更高精度的数据，且使用场景受到限制。

发明内容

本发明是为了解决激光器稳定单频输出可靠性差的问题，提供一种大能量脉宽重频可调纳秒单频激光器，采用同源双路移频器将单频种子连续激光调制成高消光比的脉冲光，利用多级光纤放大结合4通谐振泵浦端泵固体放大实现小信号高增益激光放大，最后利用板条激光晶体级联降低激光热致像差实现大能量单频激光输出，实现了极窄线宽、高稳定性、高光束质量、大能量、脉宽重频可调可见光波段至近红外三波长激光输出，满足星载风场探测、星载海洋探测等应用要求。

本发明提供一种大能量脉宽重频可调纳秒单频激光器，包括依次放置的种子激光预放大模块、固体激光预放大模块、板条激光放大模块和倍频模块；

种子激光预放大模块产生μJ量级的单频线偏振激光输出至固体激光预放大模块，固体激光预放大模块接收单频线偏振激光输并放大到mJ量级输出至板条激光放大模块，板条激光放大模块接收单频线偏振激光进行像差进行补偿后放大到百mJ量级后输出至倍频模块，倍频模块接收单频线偏振激光并进行倍频后产生单频多波长激光输出；

种子激光预放大模块设置同源双路移频器将单频种子连续激光调制成高消光比的脉冲光，固体激光预放大模块包括4通行波激光放大装置进行高增益激光放大，板条激光放大模块通过级联降低激光热致像差输出大能量单频激光。