一种微结构自加热碱金属蒸气激光器及制备方法与流程

文档序号:12616712阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于包括:第一半导体激光器、第二半导体激光器、第一整形聚焦单元、第二整形聚焦单元、高反射镜、第一偏振分光器、微结构碱金属蒸气室、第二偏振分光器、输出耦合镜组成,其中:

第一整形聚焦单元位于第一偏振分光器和第一半导体激光器之间;第二整形聚焦单元位于第二偏振分光器和第二半导体激光器之间;在系统光轴上沿光束传播方向依次放置高反射镜、第一偏振分光器、微结构碱金属蒸气室、第二偏振分光器和输出耦合镜;

第一半导体激光器和第二半导体激光器分别输出泵浦光;

第一整形聚焦单元、第二整形聚焦单元对泵浦光聚焦,使聚焦泵浦光的束腰位置位于微结构碱金属蒸气室的通光孔的中心位置,利用泵浦光聚焦后快速发散的特点,将泵浦光用于微结构碱金属蒸气室的加热和碱金属原子的激发态能级2P1/2和基态能级2S1/2之间的粒子数反转;

第一偏振分光器、第二偏振分光器,用于将泵浦光与碱金属激光耦合;

高反射镜和输出耦合镜,用于实现碱金属原子的2P1/22S1/2跃迁对应波长的光放大,并通过输出耦合镜输出碱金属原子的2P1/22S1/2跃迁对应波长的激光。

2.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于,所述输出泵浦光的波长与碱金属原子的2P3/22S1/2跃迁对应的波长相同,泵浦光的线宽与微结构碱金属蒸气室内缓冲气体加宽后的碱金属原子的2P3/22S1/2跃迁谱线线宽相匹配;泵浦光的线宽大于碰撞加宽后碱金属原子的2P3/22S1/2跃迁谱线的线宽,所述泵浦光线宽与碰撞加宽后碱金属原子的2P3/22S1/2跃迁谱线的线宽比值的优选值为3∶1。

3.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于,泵浦光经第一整形聚焦单元和第二整形聚焦单元后,聚焦的束腰大小为0.3mm~2mm。

4.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在 于,第一偏振分光器、第二偏振分光器是偏振立方体结构。

5.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于,泵浦光的偏振状态为平行线偏振,碱金属激光的偏振态为垂直线偏振;第一偏振分光器和第二偏振分光器对水平偏振光的透过率在95%~100%之间,第一偏振分光器和第二偏振分光器对垂直偏振光的反射率在95%~100%之间。

6.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于,高反射镜的反射率为99%~100%。

7.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于,输出耦合镜的输出耦合率为15%~90%。

8.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于,在微结构碱金属蒸气室的内部密封碱金属原子和缓冲气体。

9.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于,所述微结构碱金属蒸气室包括:一硅片、两块玻璃、两块吸光片,其中:硅片具有一气室,硅片位于两块玻璃之间,硅片的气室中充入缓冲气体和碱金属,并将硅片和两块玻璃键合形成具有激光加热的微结构碱金属室;两个吸光片包覆于一体结构的硅片、两块玻璃外部;吸光片是外表保温处理的吸光片,吸收未被微结构碱金属蒸气室吸收的泵浦光,对微结构碱金属室加热。

10.一种微结构自加热碱金属蒸气激光器的制备方法,该方法的具体步骤包括:

步骤S1:在硅片中制作一气室;

步骤S2:将硅片位于两玻璃之间并键合,同时在气室中充入缓冲气体和碱金属原子,得到含有充入缓冲气体和碱金属的硅片及两玻璃组成的一体结构;

步骤S3:在吸光片表面做保温层;

步骤S4:将具有保温层的吸光片包覆于充入缓冲气体和碱金属的硅片以及两玻璃组成的一体结构的外部,形成激光加热微结构碱金属蒸气室;

步骤S5:第一半导体激光器和第二半导体激光器分别输出泵浦光,第一整形聚焦单元、第二整形聚焦单元对对应的泵浦光聚焦,使聚焦泵浦光 的束腰位置位于微结构碱金属蒸气室的同侧吸光片的通光孔的中心位置,将泵浦光用于微结构碱金属蒸气室的加热和碱金属原子的激发态能级2P1/2和基态能级2S1/2之间的粒子数反转;

步骤S6:第一偏振分光器、第二偏振分光器,将接收端的泵浦光与碱金属激光耦合;

步骤S7:将第一整形聚焦单元、第二整形聚焦单元放置于对应的第一偏振分光器、第二偏振分光器和第一半导体激光器、第二半导体激光器之间;将高反射镜和输出耦合镜形成谐振腔;

步骤S8:在谐振腔中依次设置第一偏振分光器、微结构碱金属蒸气室、第二偏振分光器;利用泵浦光聚焦后快速发散,未被利用的泵浦光被另一侧吸光片强吸收加热微结构碱金属蒸气室;

步骤S9:在输出耦合镜输出碱金属原子的2P1/22S1/2跃迁对应波长的线偏振激光。

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