基于光谱控制的短脉冲被动调Q激光器的制作方法

本发明涉及一种激光器，特别涉及一种基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器。

背景技术：

稳定、紧凑、窄线宽的1.645µm短脉冲激光在空间光通信、差分吸收（ipda）激光雷达、生物医学光子学等领域具有极大的应用价值，特别是在空间光通信和天基ipda雷达领域,小型化激光器作为理想光源已成为目前的发展趋势，而获得稳定、紧凑、窄脉宽、窄线宽的1.645µm激光则是当前亟待解决的关键问题。目前，该波段窄脉宽激光通常通过光参量方法获得，但是该方法获得的激光光源结构复杂而且受环境微扰的影响很大。2016年，harris等利用腔倒空主动调制技术在er:yag板条激光器中获得了4.5ns的激光输出（[1]l.harris,m.clark,p.veitch,andk.spariosu,“compactcavity-dumpedq-switcheder:yaglaser,”opt.lett.,vol.41(18),pp.4309,2016），但该方法获得的短脉冲激光光源同样也存在结构欠紧凑的问题，不利于其在空间光通信以及天基ipda激光雷达中的应用。一种非常有吸引力的方法是利用掺cr硫系晶体对er:yag激光进行被动调制来获得稳定、紧凑、短脉冲的1.645µm激光。

典型的基于掺cr硫系晶体调制的稳定、紧凑、短脉冲1.6µmer:yag激光器装置（[2]r.d.stultz,v.leyva,andk.spariosu,“shortpulse,high-repetitionrate,passivelyq-switcheder:yttrium-aluminum-garnetlaserat1.6microns,”appl.phys.lett.,vol.87(24),pp.1118,2005）如图1所示。其中，a为1532nm泵浦源激光器；b为准直透镜，c为聚焦透镜，它们一同作为泵浦激光的耦合注入系统；d为泵浦输入镜，对1532nm泵浦光高透，对1.6µm激光高反；e为er:yag晶体，作为激光增益介质；f为高浓度cr²⁺:znse晶体，起光调制作用；g为输出耦合镜，对1532nm泵浦光高反，对1.6µm激光部分反。该激光器稳定、紧凑，而且输出脉冲宽度小于10ns。但是该短脉冲的激光的获得需调制器件有大的调制深度，即使用高浓度的cr²⁺:znse晶体，这就加大了插入损耗。而er:yag晶体的发射波长与激光腔损耗高度相关（低损耗下支持1.645µm激光发射，高损耗下支持1.617µm激光发射），该激光器工作波长为1.617µm，不能满足在天基ipda激光雷达中的应用。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构紧凑、工作稳定的基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器，包括泵浦源激光器、准直透镜、聚焦透镜、体布拉格光栅、激光增益介质、掺铬硫系晶体和输出耦合镜，所述泵浦源激光器、准直透镜、聚焦透镜、体布拉格光栅、激光增益介质、掺铬硫系晶体和输出耦合镜依次放置并位于同一直线上，泵浦源激光器输出的激光经准直透镜、聚焦透镜从体布拉格光栅注入到激光增益介质上，体布拉格光栅和输出耦合镜一同构成调q激光器的光学谐振腔，产生的激光由输出耦合镜输出。

上述基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器，所述泵浦源激光器为激光二极管或掺铒光纤激光器。

上述基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器，所述泵浦源激光器输出的激光波长为1532nm或1470nm。

上述基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器，所述激光增益介质为掺铒钇铝石榴石晶体或陶瓷。

上述基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器，所述掺铒钇铝石榴石晶体掺杂浓度为1%，长度30mm。

上述基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器，所述掺铬硫系晶体呈布鲁斯特角放置。

上述基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器，所述掺铬硫系晶体作为被动调制元件，为cr²⁺:znse或cr²⁺:zns或cr²⁺:znte。

上述基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器，所述体布拉格光栅镀宽带增透膜，体布拉格光栅工作波长为1.645μm，工作带宽小于0.1nm。

上述基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器，所述掺铬硫系晶体对1.645μm波段激光的透过率为85%。

上述基于光谱控制的短脉冲被动调q激光器，所述的输出耦合镜曲率半径为100mm，对泵浦光反射率为99.5%，对1.645μm波段激光的透过率为30%。

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用体布拉格光栅作为光谱控制元件，掺铬硫系晶体作为被动调制元件，体布拉格光栅镀宽带增透膜，保证了泵浦光和产生的激光高透，体布拉格光栅工作波长为1.645μm，工作带宽小于0.1nm，使得激光器的工作波长被锁定在1.645μm，且输出光谱线宽小于0.1nm；

2、布儒斯特角放置的掺铬硫系晶体作为被动调制元件，对1.645μm波段激光的小信号透过率为85%，可实现激光器输出脉宽小于10ns，在空间光通信和天基ipda雷达等领域具有极大的应用价值；同时布儒斯特角放置可实现输出激光较好的偏振度。

附图说明

图1为现有激光器的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图2所示，本发明包括泵浦源激光器、准直透镜、聚焦透镜、体布拉格光栅、激光增益介质、掺铬硫系晶体和输出耦合镜，所述泵浦源激光器、准直透镜、聚焦透镜、体布拉格光栅、激光增益介质、掺铬硫系晶体和输出耦合镜依次放置并位于同一直线上，体布拉格光栅和输出耦合镜一同构成调q激光器的光学谐振腔，产生的激光由输出耦合镜输出。

所述的体布拉格光栅同时作为泵浦输入镜和光谱控制元件，掺铬硫系晶体作为被动调制元件，它们的共同作用使激光器具有波长锁定、窄脉宽、窄线宽以及稳定、紧凑的特点。所述体布拉格光栅镀宽带增透膜，保证泵浦光和产生的激光高透，体布拉格光栅工作波长为1.645μm，工作带宽小于0.1nm，可实现激光器工作波长稳定的锁定在1.645μm，同时保证输出光谱线宽小于0.1nm。

所述泵浦源激光器为激光二极管或掺铒光纤激光器。所述泵浦源激光器输出的激光波长为1532nm左右，泵浦源激光器输出的激光经准直透镜、聚焦透镜从体布拉格光栅注入到激光增益介质上。

所述激光增益介质为掺铒钇铝石榴石晶体，其掺杂浓度为1%，长度30mm，可实现激光器紧凑的结构。

所述掺铬硫系晶体作为被动调制元件，为cr²⁺:znse，掺铬硫系晶体呈布鲁斯特角放置，保证输出激光较好的偏振度；掺铬硫系晶体对1.645μm波段激光的小信号透过率为85%，可实现激光器输出脉宽小于10ns。

所述的输出耦合镜曲率半径为100mm，对泵浦光反射率为99.5%，对1.645μm波段激光的透过率为30%。