一种利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光技术领域，涉及一种利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出的装置及方法。
【背景技术】
[0002]双频激光器广泛应用于激光干涉测量、相干探测、激光通信、原子寿命的测量、微波频段的光载波产生等。目前，双频激光产生的主要思想是在单频激光谐振腔内引入双折射效应，使圆偏振的单频激光分开为两个正交偏振模式来获得两个频率的同时输出。传统的双频激光器，如基于塞曼效应的双频He-Ne激光器，受到增益介质的影响其频差较小，导致其在测量领域的应用受到限制。而目前已经被充分发掘和研究利用的固体增益介质(如Nd:YAG)，具有上百GHz的增益线宽，奠定了其在双频激光应用中的良好前提。研究利用固体增益介质产生双频激光输出的技术成为当今激光技术的一个重要研究课题。
[0003]与He-Ne激光器相比，常用的固体激光器的增益介质都具有非常大的增益线宽，为获得频差较大的双频激光器提供了可能。目前，大频差双频激光器依然是激光器技术的研究热点，国内外研究人员也提出了众多双频固体激光器的研究方案和技术。
[0004]然而许多双频激光器的研究都采用了特殊的激光谐振腔结构和诸如分光棱镜、偏振分束镜和波片等复杂的光学元件，要求使用的激光晶体必须具有发射圆偏振或部分圆偏振的激光的性质，这限制了激光晶体的选择范围，同时对激光器的抗噪能力提出了很高的要求。
【发明内容】
[0005]为了提高激光器的双频输出的可靠性，本发明提供了一种利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出，用于提高双频激光输出的可靠性的装置及方法。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出的装置，包括沿光束传播方向依次设置的半导体激光栗浦源、第一非球面透镜、第二非球面透镜，激光前腔镜和激光输出镜构成激光振荡器的谐振腔，半导体激光栗浦源发射出的激光经第一非球面透镜和第二非球面透镜准直聚焦后入射到激光晶体中，激光晶体吸收栗浦能量，在激光前腔镜和激光输出镜之间产生振荡激光，该激光经由标准具被调制成单频形式，经由电光晶体被稳定在双频形式，经激光输出镜后输出到谐振腔外。
[0007]—种利用上述装置实现稳定双频激光输出的方法，包括如下步骤:
步骤一、半导体激光栗浦源发射出的激光经第一非球面透镜和第二非球面透镜准直聚焦后，产生栗浦光聚焦到激光晶体中；
步骤二、激光晶体吸收栗浦光束能量，在激光谐振腔内经由标准具和电光晶体产生振荡，经输出镜输出到腔外，产生稳定双频激光输出。
[0008]在本发明中，为了提高双频激光的可靠性和实用性，专注于双频输出，利用标准具和电光晶体能够实现激光器的双频输出，在激光谐振腔内后段放置控制频率个数的电光晶体后，利用电光晶体实现稳定双频。需要说明的是，标准具与电光晶体的通光方向的厚度控制在1:2(例举)左右。标准具和电光晶体是通用的选模器件，相对于整个光学系统，调试简单，且价格低廉。控制电光晶体横向加电的电压，可轻松实现双频输出，因此结构简单稳定，非常适合用于双频激光实现，是一种简单易行的办法。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的稳定双频激光输出装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0011 ]【具体实施方式】一:如图1所示，本实施方式提供了一种利用标准具和电光晶体实现双频激光输出的装置，该装置沿光束传播方向依次设置有半导体激光栗浦源1、第一非球面透镜2、第二非球面透镜3、激光前腔镜4、激光晶体5、标准具6、电光晶体7、激光输出镜8，激光前腔镜4和激光输出镜8构成激光振荡器的谐振腔，半导体激光栗浦源1发射出的激光经第一非球面透镜2和第二非球面透镜3准直聚焦后入射到激光晶体5中，激光晶体5吸收栗浦能量，在激光前腔镜4和激光输出镜8之间产生振荡激光，该激光经由标准具6被调制成单频形式，经由电光晶体7被稳定在双频形式，经激光输出镜8后输出到谐振腔外。
[0012]本实施方式中，第一非球面透镜2、第二非球面透镜3、激光前腔镜4、激光晶体5、标准具6、电光晶体7、激光输出镜8均为共轴形式存在。
[0013]本实施方式中，第一非球面透镜2和第二非球面透镜3的焦距之比为1.0?1.5，且第二非球面透镜3的焦点必须在激光晶体5内。
[0014]本实施方式中，激光前腔镜4和激光输出镜8构成激光振荡器的谐振腔，必须满足激光振荡产生条件。
[0015]本实施方式中，具有频率选择功能的标准具6能够压缩激光晶体的增益线宽，实现单频输出。
[0016]本实施方式中，标准具6在通光方向的厚度为1mm，透过率为30%(例举)，足以压缩激光晶体的增益线宽。
[0017]本实施方式中，电光晶体7在通光方向的厚度为2mm，透过率为30%，垂直通光方向的厚度为3mm(例举)，具备足够的电光调制能力。
[0018]【具体实施方式】二:本实施方式利用【具体实施方式】一所述装置实现稳定双频激光输出，由以下步骤实现:
步骤一、半导体激光栗浦源1发射出的激光经第一非球面透镜2和第二非球面透镜3准直聚焦后入射到激光晶体5中；
步骤二、激光晶体5吸收栗浦能量，在激光前腔镜4和激光输出镜8之间产生振荡激光，该激光经由标准具后将被调制成单频形式，经由电光晶体调制为稳定双频后，经激光输出镜8后输出到腔外，产生稳定双频激光输出。
【主权项】
1.一种利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出的装置，其特征在于所述装置沿光束传播方向依次设置有半导体激光栗浦源、第一非球面透镜、第二非球面透镜，激光前腔镜和激光输出镜构成激光振荡器的谐振腔，半导体激光栗浦源发射出的激光经第一非球面透镜和第二非球面透镜准直聚焦后入射到激光晶体中，激光晶体吸收栗浦能量，在激光前腔镜和激光输出镜之间产生振荡激光，该激光经由标准具被调制成单频形式，经由电光晶体被稳定在双频形式，经激光输出镜后输出到谐振腔外。2.根据权利要求1所述的利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出的装置，其特征在于所述第一非球面透镜、第二非球面透镜、激光前腔镜、激光晶体、标准具、电光晶体、激光输出镜均为共轴形式存在。3.根据权利要求1所述的利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出的装置，其特征在于所述第一非球面透镜和第二非球面透镜的焦距之比为1.0?1.5，且第二非球面透镜的焦点在激光晶体内。4.根据权利要求1所述的利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出的装置，其特征在于所述标准具在通光方向的厚度为1mm，透过率为30%。5.根据权利要求1所述的利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出的装置，其特征在于所述电光晶体在通光方向的厚度为2mm，透过率为30%，垂直通光方向的厚度为3_。6.—种利用权利要求1-5任一权利要求所述的装置实现稳定双频激光输出的方法，其特征在于所述方法步骤如下: 步骤一、半导体激光栗浦源发射出的激光经第一非球面透镜和第二非球面透镜准直聚焦后，产生栗浦光聚焦到激光晶体中； 步骤二、激光晶体吸收栗浦光束能量，在激光谐振腔内经由标准具和电光晶体产生振荡，经输出镜输出到腔外，产生稳定双频激光输出。
【专利摘要】本发明公开了一种利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出的装置及方法，所述装置沿光束传播方向依次设置有半导体激光泵浦源、第一非球面透镜、第二非球面透镜，所述方法步骤如下：步骤一、半导体激光泵浦源发射出的激光经第一非球面透镜和第二非球面透镜准直聚焦后，产生泵浦光聚焦到激光晶体中；步骤二、激光晶体吸收泵浦光束能量，在激光谐振腔内经由标准具和电光晶体产生振荡，经输出镜输出到腔外，产生稳定双频激光输出。在本发明中，控制电光晶体横向加电的电压，可轻松实现双频输出，因此结构简单稳定，非常适合用于双频激光实现，是一种简单易行的办法。
【IPC分类】H01S3/08, H01S3/10, H01S3/106
【公开号】CN105470793
【申请号】CN201511003824
【发明人】陈德应, 李旭东, 徐新瑞, 樊荣伟, 董志伟, 马欲飞, 闫仁鹏, 李晓晖, 于欣, 周志刚, 陈兆东
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月29日