专利名称：单频微片激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种激光器，特别是指一种单频微片激光器。
背景技术：
在激光器领域，单频激光器有着广泛的应用。人们已有多种方式获得单纵模激光输出，其中采用双折射晶体波片和布儒斯特平片构成选频结构是一种典型方式。但这种方案的缺点是S分量在布儒斯特片表面通过损耗较小，限模能力不强，仅在一些低功率和分立腔中应用。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可获得单纵模基频、倍频的微片式和分立式激光器。
本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的一种单频微片激光器，包括LD泵浦光源、准直与会聚光学系统、腔镜，位于激光腔内的双折射菱形晶体棱镜作为起偏器，以及双折射晶体波片构成腔内选频装置。
所述激光腔内光学元件可以是分立的，或者是采用光胶、深化光胶或用胶直接胶合在一起。
激光腔内激光通过菱形晶体棱镜e光满足全内反射，而o光不满足全内反射而大部分透过。
或者激光腔内激光通过菱形晶体棱镜o光满足全内反射，而e光不满足全内反射而大部分透过。
菱形晶体棱镜和双折射晶体波片在通光方向上光轴投影方向之间有夹角。
激光腔内菱形晶体棱镜与激光腔输出镜之间还可插入倍频晶体。其中双折射晶体波片的光轴位于倍频晶体和菱形晶体棱镜两者光轴夹角的角平分线方向。
本实用新型单频微片激光器的优点在于采用特殊菱形双折射晶体棱镜作为起偏器和双折射晶体波片构成激光腔内选频装置，从而获得单纵模基频，倍频的微片式和分立式激光器。
下面参照附图结合实例对本实用新型作进一步的描述。
图1是本实用新型单频微片激光器的原理图。
图2是图1中菱形晶体棱镜在通光方向上的光轴方向。
图3是图1中双折射晶体波片在通光方向上的光轴方向。
图4是图1中菱形晶体棱镜光轴平行于入射面时光线路径的示意图，其中ne＞no。
图5是图1中菱形晶体棱镜光轴垂直于入射面时光线路径的示意图，其中ne＞no。
图6是图1中菱形晶体棱镜光轴平行于入射面时光线路径的示意图，其中no＞ne。
图7是图1中菱形晶体棱镜光轴垂直于入射面时光线路径的示意图，其中no＞ne。
图8是本实用新型单频微片激光器用于I类倍频单纵模输出的原理图。
图9是本实用新型单频微片激光器中菱形晶体棱镜作为双折射晶体激光增益介质时端面泵浦的原理结构图。
图10是图9从菱形增益介质棱镜侧面泵浦。
图11至图14是各光学元件之间直接胶合示意图。
图15及图16为在光路中插入波片的结构示意图。
其中101为激光腔前腔镜，102为激光增益介质，103为菱形晶体棱镜，104为双折射晶体波片，105为激光腔输出镜，106为准直与会聚光学系统，107为LD泵浦光源；201为镀在晶体表面上的前腔镜膜层，202为激光增益介质，203为菱形双折射晶体棱镜，204为双折射晶体波片，205为镀在晶体表面上的后腔镜膜层，209为I类或II类倍频晶体具体实施方式请参阅图1，本实用新型单频微片激光器包括激光腔前腔镜101，激光增益介质102，菱形晶体棱镜103，双折射晶体波片104，激光腔输出镜105，准直与会聚光学系统106，以及LD泵浦光源107。
图2、图3分别表示菱形晶体棱镜103、双折射晶体波片104在通光方向上的光轴方向，即双折射晶体波片104与菱形晶体棱镜103在通光方向上光轴夹角为∮，一般∮取45°。
该单频微片激光器的设计原理是菱形晶体棱镜103是利用双折射晶体o光和e光折射率不同而设计，选择特殊的菱角角度θ，设ne全内反射角为θe(neSinθe＝1)，no全内反射角为θo(noSinθo＝1)1)若ne＞no，则θe＜θo，取θe＜θ＜θo则e光全内反射，o光大部分透射。
如图4及图5所示，其中图4中菱形晶体棱镜103光轴平行于入射面；图5中菱形晶体棱镜103光轴垂直于入射面。
2)若no＞ne，则θo＜θe，取θo＜θ＜θe则o光全内反射，e大部分透射。
如图6及图7所示，其中图6中菱形晶体棱镜103光轴平行于入射面；图7中菱形晶体棱镜103光轴垂直于入射面。
当从菱形晶体棱镜103产生的偏振光通过双折射晶体波片104时，由于∮角存在，偏振光将分为o光和e光，其来回一次o光和e光们相差Δλ为Δλ=4π(no-ne)lλ]]>不同λ所对应的相差不一样，只有Δλ＝(2n+1)π(n＝0，1，2……)即双折射晶体波片104为半波片和全波片时，光通过菱形晶体棱镜103产生损耗最低，当双折射晶体波片104长度使增益波长范围位相差值小于π时，则有可能仅使一个波长起振，从而实现单纵模运转，即Δλ最大-Δλ最小＜π综上所述，图1中菱形晶体棱镜103在图4，图5，图6，图7四种情况下均可作为选频元件获得单纵模激光输出。
1)当双折射晶体波片104为普通双折射晶体波片时，图1结构为单纵模输出基频激光器；2)当双折射晶体波片104为II类双折射倍频晶体，则倍频晶体有双重功能，一是作为双折射晶体波片，二是产生倍频光，则图1结构为单纵模输出倍频激光器；3)该结构也可用于I类倍频单纵模输出，如图8所示，其中各元件的功能与图1元件功能相同，109为I类倍频晶体；4)当菱形晶体棱镜103为双折射晶体激光增益介质时，则图1结构图变为图9、图10，其中图9为端面泵浦，图10为从菱形增益介质棱镜侧面泵浦。
本实用新型上述结构为分立式腔结构，本实用新型亦可采用光胶、深化光胶或胶粘方式粘结各晶体，如图11至图14所示。其中，201为镀在晶体表面上的前腔镜膜层，对应图1中激光腔前腔镜101，202为激光增益介质，对应图1中激光增益介质102，203为菱形双折射晶体棱镜，对应图1中菱形晶体棱镜103，204为双折射晶体波片，对应图1中双折射晶体波片104，205为镀在晶体表面上的后腔镜膜层，对应于图1中激光腔输出镜105，209为I类或II类倍频晶体，对应图1中II类倍频晶体109。这里，图11工作原理对应图1；图12工作原理对应图8；图13、图14工作原理对应图9，这里不再重复讲述。
在实际应用中，为提高激光器的温度稳定性及消光比，可以在光路中插入波片，对基频光为全波片、倍频光为半波片。如图15所示，206为波片，其光轴位于II类倍频晶体209和菱形双折射晶体棱镜203两者光轴夹角的角平分线方向，反向倍频光通过菱形双折射晶体棱镜203时，在S1、S2面上发生部分透射，经过激光增益介质202再反射回菱形双折射晶体棱镜203，仍有部分光会透射到腔外，这样，返回到II类倍频晶体209的回返光就很弱，提高了输出消光比，并可消除回返光干涉所带来的相长相消问题。当然，对205镀倍频光高反、S1面镀倍频光增透，将S1作为输出腔镜，也能达到类似的效果。另外，如图16所示，还可以在激光增益介质209前插入相同的非增益晶体，使两者光轴正交，通过相位补偿来达到稳定输出。
权利要求1.一种单频微片激光器，包括LD泵浦光源、准直与会聚光学系统，激光腔前腔镜、激光腔输出镜，其特征在于包括位于激光腔内的双折射菱形晶体棱镜作为起偏器，以及双折射晶体波片构成腔内选频装置。
2.如权利要求1所述的单频微片激光器，其特征在于所述激光腔光学元件采用分立的光学元件构成。
3.如权利要求1所述的单频微片激光器，其特征在于激光腔内激光通过菱形晶体棱镜e光满足全内反射，而o光透过。
4.如权利要求1所述的单频微片激光器，其特征在于激光腔内激光通过菱形晶体棱镜o光满足全内反射，而e光透过。
5.如权利要求1所述的单频微片激光器，其特征在于菱形晶体棱镜和双折射晶体波片在通光方向上光轴投影方向之间有夹角。
6.如权利要求1所述的单频微片激光器，其特征在于包括设置于菱形晶体棱镜与激光腔输出镜之间的倍频晶体。
7.如权利要求6所述的单频微片激光器，其特征在于双折射晶体波片的光轴位于倍频晶体和菱形晶体棱镜两者光轴夹角的角平分线方向。
8.如权利要求1所述的单频微片激光器，其特征在于所述激光腔光学元件采用光胶，深化光胶或用胶直接腔合。
9.如权利要求1所述的单频微片激光器，其特征在于包括插在激光腔内菱形晶体棱镜前的激光增益介质。
10.如权利要求9所述的单频微片激光器，其特征在于包括插在激光腔内激光增益介质前的相同的非增益晶体。
专利摘要一种单频微片激光器，包括LD泵浦光源、准直与聚焦光学系统、腔镜，位于激光腔内的双折射菱形晶体棱镜作为起偏器，以及双折射晶体波片构成腔内选频装置，从而获得单纵模基频、倍频的微片式和分立式激光器。
文档编号H01S3/10GK2842820SQ200520077889
公开日2006年11月29日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者黄友义, 吴砺, 王康俊 申请人:福州高意通讯有限公司