一种Littrow构型电光调Q激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学领域，具体涉及到一种Littrow构型电光调Q激光器。
【背景技术】
[0002] 电光调Q激光是获得高峰值功率激光输出的一种有效方式。电光调Q激光一般由 泵浦源、激光工作介质、起偏器、检偏器、电光Q开关等构成。本发明设计了一种Littrow构 型电光调Q激光器，以Littrow棱镜作为频率选择元件和偏振器，配合电光Q开关对选定频 率和偏振态的激光进彳丁调制。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于利用Littrow棱镜对激光进行选频和偏振化，再配合电光Q开 关对激光的脉冲宽度进行调制，使激光实现高峰值功率输出。
[0004] 电光调Q激光器借助电光开关将激光介质中积蓄的能量压缩到极短的瞬间释放 出来，从而实现激光的高峰值功率运转，提高激光的能量密度。电光开关过程是依靠电光调 制器来改变光的偏振状态，使之在达到偏振器时完全透过或者隔断，因此要求光在谐振腔 内传播时要保持高度偏振，以获得高的光开关效率。
[0005] -种Littrow构型电光调Q激光器，包括从左至右依次排列的输出镜、激光工作介 质、光学元器件、Littrow棱镜、电光Q开关和全反射镜，所述的Littrow棱镜由各向异性的 光学晶体加工而成，包括第一光学平面和第二光学平面，其第一光学平面的法线与激光工 作介质的轴线之间形成夹角 a，所述夹角a大小可调节；沿激光工作介质的轴线方向入射 Littrow棱镜的单一频率和偏振态的光信号获得足够增益形成激光振荡，最终得到电光调 Q激光的输出。
[0006] 作为优选地，所述第一光学平面和第二光学平面表面镀有介质膜。
[0007] 作为优选地，所述的激光工作介质为激光晶体、激光陶瓷、激光玻璃、气体或者染 料。
[0008] 作为优选地，所述输出镜和所述全反射镜为平面镜或者曲面镜，其表面镀有介质 膜。
[0009] 作为优选地，使用的电光Q开关为纵向调制电光Q开关或横向调制电光Q开关。
[0010] 作为优选地，电光Q开关所使用的电光晶体镀有增透介质膜。
[0011] 本发明的设计原则为： 以各向异性光学晶体制作Littrow棱镜，由该晶体的光谱参数、折射率色散方程等确 定Littrow棱镜的加工参数，包括晶体切向、棱镜夹角、光学加工指标等，使棱镜具备一定 的色散能力，能够将不同频率的光分离，由于Littrow棱镜具有自准直特性，有利于减少谐 振腔损耗和降低激光器调校难度。根据输出激光v +对工作频率v和偏振状态P+的要 求，Littrow棱镜以一定姿态置于激光谐振腔中，Littrow棱镜第一光学平面的法线与激 光工作介质的轴线成一定角度，而激光工作介质的轴线与激光器的输出镜相垂直；Littrow 棱镜第二光学平面的法线与电光Q开关的轴线重合，与激光器的全反射镜相垂直。当激光 工作介质受到泵浦源激发产生能级跃迀时，只有垂直入射或出射输出镜的光有可能保持在 谐振腔内传播而不会逸出，即光沿着激光工作介质的轴线行进；而光入射Littrow棱镜后， 只有选定的v +光能够满足自准直条件，从Littrow棱镜出射后将垂直入射全反射镜，之后 再沿原光路返回，通过在谐振腔内的多次往返在激光工作介质中获得足够的增益来形成有 效的激光振荡，其余频率或偏振态的光在通过Littrow棱镜后，传播路线将偏离电光Q开关 的轴线而斜入射全反射镜，无法形成激光振荡；v +光通过Littrow棱镜后依次通过电光Q 开关、全反射镜、电光Q开关，再返回Littrow棱镜，当电光Q开关处于关断状态时，v +光两 次通过电光调Q开关后偏振方向将转过90°，获得v+光，其在Littrow棱镜中不满足自准 直条件，通过棱镜后，其传播方向偏离激光工作介质的轴线，无法形成有效的激光振荡，而 电光Q开关处于开通状态时，v +光两次通过电光Q开关后偏振方向不发生改变，再次通过 Littrow棱镜后，传播方向仍将保持在激光工作介质的轴线上，能够形成有效的激光振荡。
【附图说明】
[0012] 图1为一种Littrow构型电光调Q激光器示意图； 其中，a为输出镜，b为激光工作介质，c为光学元器件，d为Littrow棱镜，e为电光Q 开关，f为全反射镜，fl为第一光学平面，f2为第二光学平面，11为第一光学平面的法线， 12为第二光学平面的法线，13为激光工作介质的轴线。
【具体实施方式】
[0013] 如图1所示，该Littrow构型电光调Q激光器谐振腔的基本构成包括输出镜a、激 光工作介质b、根据设计要求插入的其它光学元器件c、Littrow棱镜d、电光Q开关e和全 反射镜f，其中：输出镜a和全反射镜f可以为平面镜或者曲面镜，它们的表面根据设计要 求镀上相应的介质膜；激光工作介质b可以为激光晶体、激光陶瓷、激光玻璃或者染料，能 够以激光或者其它光源进行泵浦，泵浦注入方式为侧面泵浦或者端面泵浦，激光工作介质b 的对称轴线为激光工作介质的轴线13,其与输出镜a相垂直；光学元器件c为根据激光器 需要插入的各种光学元器件，包括棱镜、波片、旋光器件、球面镜等；Littrow棱镜d由各向 异性的光学晶体加工而成，激光在谐振腔内传播时将通过第一光学平面/7和第二光学平 面/么它们对应的法线方向分别为第一光学平面的法线77和第二光学平面的法线7么第一 光学平面的法线以与激光工作介质的轴线间形成夹角a，第一光学平面的法线以与 第二光学平面的法线7#间的夹角为0，亦即为第一光学平面/7和第二光学平面之 间的夹角，第二光学平面的法线与全反射镜f相垂直，第一光学平面/7和第二光学平面 士均镀有合适的介质膜；电光Q开关e的轴线与第二光学平面的法线合，所使用的 电光晶体镀有增透介质膜。
[0014] 本电光调Q激光器的工作过程为： 选择合适的各向异性光学晶体加工Littrow棱镜d，由该晶体的Sellmeier方程得到 相应的折射率数据，结合其对称特性来确定棱镜的加工参数。将选定的输出镜a、激光工作 介质b、Littrow棱镜d、电光Q开关e和全反射镜f按照说明书附图1所示构建激光器谐 振腔。选定输出激光v+的工作频率v和偏振状态P+，计算出激光v +在该棱镜上满足自 准直条件时的入射角a和折射角0，折射角0等于棱镜第一光学平面/7和第二光学平面 之间的夹角，入射角a由折射率公式来确定，该公式为：
在图中以1 - 2 - 3 - 3'一 4 - 1'一 1(5)标示了 v+光在该激光器的谐振腔中离轴 损耗最小的传播过程：1 -2表示v+光沿激光工作介质的轴线以a角入射到Littrow 棱镜d的第一光学平面/7,进入棱镜后折射到第二光学平面的法线7妨向；v +光在2 - 3 过程中，由于第二光学平面的法线7妨向与Littrow棱镜d的第二光学平面/么电光Q开 关e的通