[发明专利]一种固体激光器相位共轭谐振腔

说明书

本发明涉及一种用于固体激光器的谐振腔，特别是相位共轭谐振腔。

固体激光器，一般是由激光介质、泵浦系统及谐振腔组成，谐振腔一般是由在激光介质两端两个反射镜构成，这时的激光器通常输出脉宽是毫秒量级(ms)，称静态输出激光器；而很多应用场合需要高功率，此时可采用调Q技术，即在腔内加一套称为光闸的调Q元件，它史是瞬时开启(一般在毫微秒ns量级)，关闭时腔内处低Q值，不起振、打开时，腔内处高Q值，快速起振产生激光输出，脉宽一般在1-10毫微秒(ns)，这种激光通常称动态激光，又称巨脉冲输出，这种调Q技术通常分两类：一类是被动调Q，典型的是染料调Q，另一类是主动调Q，调Q元件通常用电光晶体，对主动同轴调Q，实现调Q还要加起偏器，高压电源(几千伏)和高压快速触发器等组成一套复杂的调Q器件。

利用SBS相位共轭改善光束质量，已有较多的研究，利用SBS池做为Q开关也有报导，但利用SBS池做相位共轭腔兼实现Q突变技术，尚未见有任何报导。

1、85年美国AD-A172783/3XAS，曾报导，腔内用SBS池实现相位共轭光输出来改善光束质量，这是利用SBS相位共轭技术典型的应用报导，但他们是必须在腔内采用P-P压缩线宽和采用调Q元件压缩脉宽，是用窄线宽，窄脉宽激光激励源，产生受激布里渊散射来实现共轭光输出，装置十分复杂。

2、美国Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng(U.S.A)VoL1000，用诱导式，形成四波混频，利用受激布里渊散射，改善光束质量，本报导只利用了SBS反向散射和相位共轭特性，结构仍十分复杂。

3、墨西哥Revista Mexicana de Fisca Vol.38 No.3427-431(1992)报导了H.Meng等人关于Nd：YAG相位共轭激光特性的报导，他们是利用了腔内加布里渊池，利用先产生的YAG相位共轭激光特性的报导，他们是利用了腔内加布里渊池，利用先产生的YAG激光激励SBS，产生后向散射来改善光束质量，在谐振腔中保留了全反射镜，由此镜反射的光是非其轭光，它不能被补偿，因此只能做到部分相位共轭光。

本发明的目的是用一结构简单，造价低廉、且调试容易的元件代替原有调Q激光器谐振腔中一套复杂的调Q元件，实现动态输出，同时，由于SBS池为相位共轭光，因而同时还具备相位共轭作用，使输出光光束质量大大改善，且具有高动静比，实现优质的调Q巨脉冲激光输出。

本发明固体激光器相位共轭谐振腔，包括激光棒1，部分反射镜2，透镜3，本发明的要点在于采用受激布里渊池(SBS池)4作为该谐振腔的全反镜并兼作调Q元件。所述布里渊池是用一个普通玻璃管制成，玻璃管的两端用光学加工平板玻璃密封，玻璃管内装有有机介质溶液。该溶液可以是水，或者酒精，或者乙醚，或者甲醇。布里渊池池长(玻璃管长度)L为50-200毫米，透镜2的焦距f为1/2L-L。

1、用SBS池实现Q突变，

由激光介质产生的自激光射入SBS池，产生自发布更渊散射光，后向进入激光介质棒放大，再次返回SBS池，因SBS具有明显的阈值性，在没有达到受激阈值时，介质是透明的，Q值很低，当光束能量一旦达到阈值时，则后向近轴散射光骤增，Q值骤增，实现Q突变，与此同时，SBS散射源又起到了谐振腔一端的反射镜作用，使光子在腔内反馈后振荡增长，输出一调Q巨脉冲。    

2、提高光束质量：

因受激光布里渊散射光具有相位共轭特性，故在返程振荡中可补偿腔内介质或光学元件光学缺损，以及光路失调所造成的畸变，使波前补偿如初。因此这种激光器可以输出空间分布均匀，近衍射极限的调Q激光速。

3、动静比高，

因此SBS的转换效度η在线性区是随入射光的增长而增长，因此随光束放大过程的继续，效率η可以达到很高，SBS池做为谐振腔一端，η也就相当于腔片的反射率，SBS池与其它调Q元件相比，一般不再引入腔内新的损耗。因此采用此技术的调Q激光器的动静比可以达到很高。

本发明的技术进步点在于：  

1、与染料调Q相比，可克服染料有毒，有存放期，低破坏阈，寿命低，有波段依赖性等不足，因而本技术可用于大能量器件。    

与电光调Q相比，可节省一套复杂的调Q元件(电光晶体，格兰棱镜，高压电源，高压同步触发器)等，故本技术是一种结构简单，调节简便，价格低廉的新技术，每台可节省1～1.5万元。    

2、调Q输出，动静比可以做到很高。