[发明专利]光栅外腔激光器及其准同步调谐方法

摘要

本发明提供了对光栅外腔激光器的激光波长或频率进行准同步调谐的方法，还提供了相应的激光器。其中以一个准同步调谐点(Pq)为转动中心转动光栅或反射镜，从而实现光栅和谐振腔的选频作用的准同步调谐。其中从激光器的实际物理空间上看，在xOy坐标平面上，满足准同步调谐条件的转动中心Pq(xq，yq)可以看作是从常规的同步调谐条件下的转动中心P0(x0，y0)拓展到P0点附近的两条抛物线所包含的区域内。根据本发明，以简单和灵活的设计实现了激光的近似同步调谐。

主权项

一种用于对光栅外腔激光器进行准同步调谐的方法，其中以一个准同步调谐点Pq为转动中心转动光栅外腔激光器的光栅或反射镜，使得在转动期间光栅衍射表面所在的平面或反射镜反射表面所在的平面与该准同步调谐点Pq之间的距离保持不变，从而实现光栅和谐振腔的选频作用的准同步调谐，其中以下述方式确定所述准同步调谐点Pq：确定一个同步调谐点P0(x0，y0)，使得当以该同步调谐点P0为转动中心转动光栅或反射镜时，在光栅外腔激光器的谐振腔内激光光束的往返相位差保持不变，准同步调谐范围用下面的方法给出：做坐标变换，对于光栅转动调节： Y = [ ( x - x 0 ) sin Δθ 2 + ( y - y 0 ) cos Δθ 2 ] X = [ ( x - x 0 ) cos Δθ 2 - ( y - y 0 ) sin Δθ 2 ] - - - ( 8 ) 对于反射镜调节： Y = ( x - x 0 ) sin Δθ + ( y - y 0 ) cos Δθ X = ( x - x 0 ) cos Δθ - ( y - y 0 ) sin Δθ - - - ( 9 ) 设给定的频率调谐范围为 Δv = c λ ( 0 ) ( l 0 l ( α + ) - l 0 l ( α - ) ) - - - ( 14 ) 其中c为真空光速，λ(0)为激光中心波长，l0为激光器初始腔长，α±分别为不跳模所允许的向正负两个方向调谐的最大角度，Δθ＝θi‑θd，θi表示光线在光栅上的入射角，θd表示光线在光栅上的衍射角；光程l(α)与发生跳模的边界条件为，对于反射镜转动： l ( α ) = SS ( α ) SS ( 0 ) [ l 0 - SS ( 0 ) SS ( α ) [ Y sin α + X ( 1 - cos α ) ] ] - - - ( 15 ) | Y sin α + X ( 1 - cos α ) | SS ( α ) ≤ λ ( 0 ) 4 1 SS ( 0 ) - - - ( 16 ) 对于光栅转动： l ( α ) = SS ( α ) SS ( 0 ) [ l 0 - 2 cos θi - θd 2 SS ( 0 ) SS ( α ) [ Y sin α + X ( 1 - cos α ) ] ] - - - ( 17 ) 2 cos θi - θd 2 | Y sin α + X ( 1 - cos α ) | SS ( α ) ≤ λ ( 0 ) 4 1 SS ( 0 ) - - - ( 18 ) 光栅转动情况：SS(α)＝sin(θi‑α)+sin(θd‑α)                  (19)反射镜转动情况：SS(α)＝sinθi+sin(θd‑α)                       (20)准同步调谐点Pq的范围为那些使得所述频率调谐范围不小于Δv的点所组成区域。