[发明专利]一种基于体布拉格光栅选模的互易式增益光栅自适应激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用体布拉格光栅改善光束质量的增益光栅互易式自适应激光器，通过采用体布拉格光栅对腔内振荡光方向和线宽进行选择，并利用干涉产生的增益光栅进行激光光束时间空间特性的控制，属于激光器技术领域。

背景技术

近些年来，高光束质量、短脉冲、高能量激光器备受关注。在高功率激光系统中，热畸变是影响光束质量的重要因素。非线性光学相位共轭技术能够修正相位畸变，维持高质量光束。近些年来，在激光谐振腔内，通过光波之间的相互作用形成干涉场，产生空间烧孔效应，形成增益光栅，并产生相位共轭激光输出，成为一个非常具有吸引力的研究领域。

目前，基于增益光栅的自适应激光器具有两个主要的研究方向：一个是非互易自适应激光谐振腔，另一个是互易式自适应激光谐振腔。

在非互易式自适应激光谐振腔的研究方面，采用了在腔内加入非互易透射元件的方法，对顺时针和逆时针方向的透射系数进行控制，同时调节衍射效率并补偿π的相移，使产生的光栅具有较深的调制度。目前非互易式自适应激光器可获得脉冲能量100mJ、重复频率100Hz、脉宽20ns、光光效率5.3％的近衍射极限单纵模激光输出(文献1，R.Soulard,A.Brignon,S.Raby,E.Durand,R.Moncorgé,Diode-pumped Nd:YAG self-adaptive resonator with a high-gain amplifier operating at 100Hz[J],2012,Appl.Phys.B,106:295-300)，虽然非互易式自适应激光器已实现高光束质量、单纵模、自调Q激光输出，但仍存在结构复杂、效率低的缺点。

在互易式自适应激光谐振腔的研究方面，互易式激光谐振腔采用自相交环形结构，由光束相干产生干涉场，进一步形成动态增益光栅，由于系统中没有非互易元件，因此该结构与非互易式自适应激光器相比具有高效率、结构紧凑的优势。开环互易式自适应激光器结构可产生脉冲能量10mJ，光-光转换效率15％的激光输出(文献2，Oleg N.Eremeykin and Oleg L.Antipov.Efficient continuous-wave generation in a self-organizing diode-pumped Nd:YVO4laser with a reciprocal dynamic holographic cavity[J].Opt.Lett.,2004,29(20):2390-2392)，闭环互易式自适应激光器结构已实现脉冲能量250mJ，重复频率25Hz，光光转换效率30％的激光输出(文献3，W.Zendzian,J.K.Jabczynski,M.Kaskow.250mJ,self-adaptive,diode-side-pumped Nd:YAG slab laser[J].Opt.Lett.,2012,37(13):2598-2600)，虽然国外研究人员在自交叉结构环形自适应激光谐振腔的实验研究方面取得了极大的进展，但是仍未获得类似于非互易自适应激光器的单纵模、自调Q的激光输出。

我们提出的基于体布拉格光栅的增益光栅互易式自适应激光器，进一步提高了该结构激光器的频谱选择特性，其角度选择特性亦可控制振荡光的模体积，在保持互易式结构高效率特性的同时，获得高光束质量、单纵模、自调Q激光输出。

发明内容

本发明的目的是补偿热畸变效应，提高抗干扰能力，实现高光束质量、单纵模、自调Q激光的输出。本发明关键是通过采用体布拉格光栅对腔内振荡光方向和线宽进行选择，对互易式激光器选模方式进行优化。

本发明具体方案如下：

该装置由泵浦源1、泵浦耦合系统2、激光增益介质3、左侧柱面镜4-1、右侧柱面镜4-2、全反镜-Ⅰ5、全反镜组-Ⅱ6和体布拉格光栅7组成。

泵浦源1、泵浦耦合系统2、激光增益介质3、左侧柱面镜4-1、右侧柱面镜4-2、全反镜-Ⅰ5、全反镜组-Ⅱ6、体布拉格光栅7的中心位于同一高度，泵浦耦合系统2位于激光增益介质3和泵浦源1中间，其焦距满足使得由泵浦源1发出的泵浦光能够通过泵浦耦合系统2射入激光增益介质3，并聚焦在激光增益介质3下表面某处。