专利名称：一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及新型激光器技术领域，具体涉及一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器。
背景技术：
高效率、高功率、高光束质量的激光光源在工业、医疗、军事和科研等多个领域有广阔的应用前景。半导体激光泵浦的碱金属蒸汽激光器兼顾了半导体激光器和气体激光器的优点，具有高量子效率，较大激光受激发射截面和较小的热效应，具有实现高功率、高效率和高光束质量近红外激光输出的潜在优势，近年成为激光领域的研究热点之一。如
图1所示，为碱金属蒸汽激光能级跃迁示意图，2S1/2为基态能级，2P3/2和2Pv2是因自旋-轨道相互作用劈裂而形成的精细结构能级，分别表示激发态能级和亚稳态能级。LD泵浦吸收和激光发射分别由D2跃迁(2S1/2 — 2P3/2)和Dl跃迁(2P1/2 — 2S1/2)实现，粒子在激发态与亚稳态之间的转移由精细结构能级的快速混合实现，向碱金属蒸汽中加入乙烷气体可加快碱金属原子的精细结构能级混合速率。由于碱金属原子Dl与D2跃迁间的能量差很小，因而可获得很高的量子效率，表I列出了几种碱金属蒸汽激光的D2、Dl跃迁波长、能量差及量子效率。表I
权利要求
1.一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器，其特征在于，该激光器包括用于发射和耦合泵浦光的LD泵浦单元、用于实现激光放大的增益单元(14)和用于实现激光振荡的谐振腔，所述LD泵浦单元放置在谐振腔外，所述增益单元(14)放置在谐振腔内； 所述LD泵浦单元主要由发射泵浦光的LD泵浦源(5)、传输泵浦光的传输光纤(6)和耦合聚焦泵浦光的耦合透镜组组成，所述LD泵浦源(5)发射的泵浦光由所述传输光纤(6)传输至所述耦合透镜组； 所述增益单元(14)包括第一磁极(I)、第二磁极(2)、恒温炉(3)和碱金属蒸汽池(4)，第一磁极(I)和第二磁极(2)设置在恒温炉(3)外部，碱金属蒸汽池(4)设置在恒温炉(3)内部，所述第一磁极(I)和第二磁极(2)提供强磁场；所述恒温炉(3)使所述碱金属蒸汽池(4)保持在固定运行温度； 所述谐振腔为平凸非稳腔结构，主要由偏振片(9)、前腔镜(10)和输出镜(11)组成，所述偏振片(9)的放置是对泵浦光高透过但对振荡光高反射； 所述LD泵浦源(5)发射的泵浦光由传输光纤(6)输出至耦合透镜组，通过耦合透镜组的耦合聚焦并通过偏振片(9)进入到碱金属蒸汽池(4)中，在泵浦激励作用下实现碱金属原子的有效粒子数反转，通过平凸非稳腔的反馈作用形成碱金属激光，并由输出镜(11)输出。
2.根据权利要求1所述的一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器，其特征在于，所述前腔镜(10)和输出镜(11)的表面镀有膜，所述前腔镜(10)表面镀有振荡光波段的高反膜；所述输出镜(11)表面镀有振荡光波段的部分反射膜。
3.根据权利要求1所述的一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器，其特征在于，所述耦合透镜组包括第一透镜(7 )和第二透镜(8 )，所述第一透镜(7 )和第二透镜(8 )表面镀有泵浦光波段的高透膜。
4.根据权利要求1所述的一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器，其特征在于，所述碱金属蒸汽池(4)内充有定量的碱金属蒸汽、氦气和乙烷，所述碱金属蒸汽池(4)两端窗口镀有泵浦光和振荡光波段的高透膜，其中的一端窗口以布儒斯特角放置。
5.根据权利要求1所述的一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器，其特征在于，该激光器还包括放置在所述增益单元(14)和输出镜(11)之间的声光Q开关(12)和光阑(13)，所述声光Q开关(12)靠近所述输出镜(11)并在平凸非稳腔腔内按布拉格衍射条件放置，所述光阑(13)靠近所述增益单元(14)放置。
所述LD泵浦源(5)发射的泵浦光由传输光纤(6)输出至耦合透镜组，通过耦合透镜组的耦合聚焦并通过偏振片(9)进入到碱金属蒸汽池(4)中，在泵浦激励作用下实现碱金属原子的有效粒子数反转，通过声光Q开光(12)的调制和平凸非稳腔的反馈作用形成碱金属激光脉冲，并由输出镜(11)输出。
6.根据权利要求1所述的一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器，其特征在于，该激光器还包括放置在所述增益单元(14)和输出镜(11)之间的光阑(13)、增益单元(14)、偏振片(9)和LD泵浦单元，新增加的所述LD泵浦单元靠近所述输出镜(11)放置，新增加的所述增益单元(14)靠近另外一个所述增益单元(14)放置，所述光阑(13)放置在两个增益单元(14)之间，所述偏振片(9)放置在新增加的所述LD泵浦单元和新增加的所述增益单元(14)之间；两个LD泵浦源(5)发射的两路泵浦光分别由传输光纤(6)输出至两个耦合透镜组，通过耦合透镜组的耦合聚焦分别通过两个偏振片(9)进入到两个碱金属蒸汽池(4)中，在泵浦激励作用下实现碱金属原子的有效粒子数反转，通过平凸非稳腔的反馈作用形成碱金属激光，并由输出镜(11)输出。
7.根据权利要求1所述的一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器，其特征在于，该激光器还包括放置在所述增益单元(14)和输出镜(11)之间的两个光阑(13)、声光Q开光(12)、增益单元(14)、偏振片(9)和LD泵浦单元，新增加的所述LD泵浦单元靠近所述输出镜(11)放置，新增加的所述增益单元(14)靠近另外一个所述增益单元(14)放置，所述声光Q开关(12)位于两个增益单元(14)之间，所述两个光阑(13)分别放置在所述声光Q开关(12)的两边； 两个LD泵浦源(5)发射的两路泵浦光分别由传输光纤(6)输出至两个耦合透镜组，通过耦合透镜组的耦合聚焦并通过两个偏振片(9)分别进入到两个碱金属蒸汽池(4)中，在泵浦激励作用下实现碱金属原子的有效粒子数反转，通过声光Q开光(12)的调制和平凸非稳腔的反馈作用形成碱金属激光脉冲，并由输出镜输出。
全文摘要
一种偏振光泵浦的碱金属蒸汽激光器，涉及新型激光器技术领域，解决了现有半导体激光器的成本高、效率低、激光输出功率低的问题。该激光器包括LD泵浦单元、增益单元和谐振腔，LD泵浦单元放置在谐振腔外，增益单元放置在谐振腔内；LD泵浦单元包括LD泵浦源、传输光纤和耦合透镜组，增益单元中的第一磁极和第二磁极设置在恒温炉外部，碱金属蒸汽池设置在恒温炉内部，LD泵浦源发射的泵浦光由传输光纤输出至耦合透镜组，耦合聚焦并通过偏振片进入碱金属蒸汽池，在泵浦激励作用下实现碱金属原子的有效粒子数反转，通过谐振腔的反馈作用形成碱金属激光由输出镜输出。本发明的激光器成本低、效率高、激光输出功率高。
文档编号H01S3/117GK103022888SQ20121056302
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者陈飞, 高飞, 李殿军, 谢冀江, 杨贵龙, 张来明, 郭劲 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所