专利名称：可饱和吸收光隔离器的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光应用技术，特指一种可饱和吸收光隔离器。
背景技术：
可饱和吸收体是一种激光被动调Q元件，通常在激光振荡器中插入这类可饱和吸收体可以实现激光调Q输出，其工作原理如下当一个激光振荡器内部没有采取任何调制措施时，其输出激光是自由振荡激光。如果连续光泵，输出激光可以持续下去，如果脉冲式光泵，则输出激光是脉冲式的。但这两者输出的自由振荡激光实际上都是由许多本身脉冲宽度为亚微秒量级而相隔时间为微秒量级的若干个幅度为毫焦耳量级的尖峰组成的。当激光振荡器内部采取一定调制措施时，输出的激光可以为调Q激光或锁模激光，这时，输出的激光脉冲宽度可以大大缩短，而脉冲幅度可以大大提高。调Q方式可以有主动调Q及被动调Q之分。前者是人们可以采取主动措施的方式，如电光调Q等。后者是依赖于插入元件本身的性质(即对光强有强烈的非线性吸收效应)而决定的方式，如可饱和吸收体即是。迄今，可作为可饱和吸收体的物质有一些染料如五甲川溶液，固化的BDN染料片，氟化锂晶体及掺铬的钇铝石榴石YAG晶体(Cr4+YAG)等，后者是最新发展的可饱和吸收材料，可饱和吸收体作为调Q元件是一种被动调Q方式。当激光振荡器内插入可饱和吸收体时，当氙灯光泵后从激光工作介质产生的自发辐射光子开始时数量较少，它们通过可饱和吸收体时被吸收，此时谐振腔的a值品质因数很小，损耗很大，谐振腔内没有光振荡。因此工作物质中激光上能级的粒子数得以不断增多，反转粒子数不断增大。此后形成激光振荡，光强剧烈增强，腔损耗急剧减小，Q值急剧增大，介质对该种光子的吸收系数随着光的增强而趋向饱和，形成了激光巨脉冲输出。这种巨脉冲的脉冲宽度为10纳秒量级，功率可达兆瓦量级。在通常的多级放大的激光系统中，为了抑制自激振荡和ASE，要在激光振荡级与激光放大级之间或者放大级与放大级之间插入某种隔离器(如利用磁光效应的法拉第磁光隔离器)。一般说来，它们都比较复杂而且必须附加一套电源设备。
现有技术中所使用的光隔离器，有a)电光隔离器，它是利用某些晶体的线性电光效应，配合高压直流电源和触发电源，以及起偏和检偏元件，在一定时间间隔内使通过的激光发生偏振态转换而达到隔离的目的；b)法拉第隔离器，它是利用某些光学材料的磁光效应，配合高压脉冲磁场和触发电源以及起偏和检偏元件，使通过的激光产生偏振方向旋转而达到隔离反向激光的目的；c)菲涅耳菱体隔离器，它是利用某些光学材料加工成菲涅耳菱体，配合起偏元件，使线性偏振激光通过它后变成园偏振光，从而达到隔离反向激光的目的。
上述几种隔离器，其输出激光的偏振态都变了，而加工和使用都较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种既能有效抑制ASE和自激振荡激光，而又结构简单，不需附加其他设备的光隔离器。
本发明所述的可饱和吸收光隔离器，其特征在于，它是由掺Cr4+离子的钇铝石榴石晶体加工成一定大小并具有一定透过率的元件，置于光路中，在振荡级与放大级或放大级与放大级之间。利用其对入射光强具有强烈的非线性效应，使弱的自由振荡激光在通过它时彼强烈地吸收，而强的调Q激光通过它时绝大多数通过，从而使输出激光束中的能量成分主要是有用的调Q激光，而无用甚至有害的ASE部分被基本上抑制掉了。
本发明优点在于(1)可饱和吸收体如果放在激光振荡器外部，利用它对于光强所具有的强烈的非线性吸收效应，可以有效地抑制激光系统中放大的自发辐射(ASE)，而当使用Cr4+YAG晶体作为光隔离元件时，非但可起到隔离作用，抑制自激振荡和ASE，而且结构简单，不需附加电源设备。
(2)本发明所述可饱和吸收光隔离器，能够和重复率钕玻璃高功率激光冲击加工系统配套使用，也能够用于现有技术的高功率激光装置中。其加工和使用方便，又不改变激光偏振状态，至今只被应用做激光振荡器的调Q元件，还未见被用做高功率激光系统的隔离器。
下面通过实施例做进一步说明。
图1可饱和吸收体工作示意图1.激光振荡级 2.可饱和吸收体 3.激光放大级具体实施方式
如图1所示，其中可饱和吸收体由掺Cr4+离子的钇铝石榴石晶体加工成一定大小并具有一定透过率的元件，置于光路中。在振荡级(1)与放大级(3)或放大级(3)与放大级(3)之间。本发明所述可饱和吸收体由Cr4+YAG材料加工而成，其光透过率在70％左右，置于激光振荡器输出镜之外，并与激光束正交。这样，较弱的ASE被它几乎完全吸收，而强的调Q激光则大部分可通过它，由于在该处放置了可饱和吸收体。系统总的输出调Q激光及总的ASE都可达到设计指标(总的ASE能量≤1J，调Q激光脉冲能量≥35J)。
权利要求
1.可饱和吸收光隔离器，其特征在于，其是由Cr4+离子的钇铝石榴石材料Cr4+YAG加工而成，置于激光振荡级(1)与激光放大级(3)之间。
全文摘要
本发明涉及激光应用技术，为一种可饱和吸收光隔离器，是由C
文档编号G02F1/09GK1763572SQ20051009446
公开日2006年4月26日 申请日期2005年9月20日 优先权日2005年9月20日
发明者郭大浩, 吴鸿兴, 张永康, 李国杰, 鲁金忠 申请人:江苏大学