超窄线宽、可调谐的高功率激光系统及激光的产生方法与流程

本发明涉及激光器技术领域，更具体地说，涉及一种超窄线宽、可调谐的高功率激光系统及激光的产生方法。

背景技术：

激光是现代社会生产、生活和科学研究的重要工具，激光的应用已经从工业生产覆盖到了人们日常生活的各个方面。由于波长为532nm的激光具有稳定性良好、功率高和单频输出等特点，已经在临床医学、工业切割、精密测量、成像和光谱学等领域得到了广泛的应用。随着技术的发展和激光应用的深入，人们对激光的频率线宽、是否可调谐以及可调谐范围等都提出了更高的要求。

现有技术中，高功率单频532nm激光的产生主要通过以下方式实现：首先用波长为808nm的高功率半导体激光泵浦固态激光晶体，产生宽波段的激光；然后通过外腔对宽波段的激光进行选频和放大，使得波长为1064nm的激光在腔内共振；最后，对腔的共振模式进行倍频，实现单频高功率532nm激光的输出。但是，由于808nm激光泵浦产生的1064nm激光是多纵模激光，因此在对其进行倍频产生532nm激光时容易出现模式之间的串扰，造成光强抖动(也就是所谓的“绿光问题”)，需要复杂的技术手段才能尽可能缓解这一现象。同时由于泵浦激光频率宽，因此输出的532nm激光无法实现小于10khz的超窄线宽。此外，现有的532nm激光频率可调谐范围也很窄，无法用于需要频率大范围可调谐的场合，如光谱分析等。

因此，亟需一种能够在避免“绿光问题”的基础上，产生超窄线宽、高功率并且可调谐的532nm激光的系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种超窄线宽、可调谐的高功率激光系统及激光的产生方法，以实现在解决输出激光光强抖动这一问题的基础上，产生超窄线宽、高功率并且可调谐激光的目的。

为实现上述目的，本发明基于激光放大与倍频的方式提供如下技术方案：

一种超窄线宽、可调谐的高功率激光系统，包括激光泵浦单元、光纤放大器和倍频单元；

所述激光泵浦单元包括泵浦源和频率锁定模块，所述泵浦源用于出射种子激光，所述频率锁定模块用于将所述种子激光的频率锁定在预设的中心频率；同时通过锁定，将输出激光线宽进行压窄；

光纤放大器，用于对所述泵浦源出射的激光进行放大，并将放大后的激光传输至所述倍频单元；

所述倍频单元用于对所述放大后的激光进行倍频，以使输出的激光的频率为所述预设频率的二倍。

优选的，所述频率锁定模块包括第一极化分束器、电光调制器、第二极化分束器、超稳腔、光电探测器和频率控制模块；

所述第一极化分束器位于所述泵浦源和所述光纤放大器之间的光路上，用于将所述泵浦源出射的部分激光反射至所述的电光调制器，而让剩余激光透射至所述的光纤放大器；

所述电光调制器在所述频率控制模块输出的调制信号的控制下，对所述被第一个极化分束器反射的激光进行相位调制，并将调制后的激光透射至所述第二极化分束器；

所述第二极化分束器将所述调制后的激光反射至所述超稳腔，并将所述超稳腔出射的激光透射至所述光电探测器；

所述光电探测器将所述超稳腔出射的激光的光信号转换为电信号，并将所述电信号输出至所述频率控制模块；

所述频率控制模块根据所述光电探测器输出的电信号和所述调制信号混频生成反馈信号，并根据所述反馈信号调节所述泵浦源出射激光的频率，以将其锁定在预设的中心频率。

优选的，所述频率控制模块包括信号源、鉴相器、滤波器和第一控制器；

所述信号源用于向所述电光调制器和所述鉴相器输出所述调制信号；

所述鉴相器将所述光电探测器输出的电信号和所述调制信号进行鉴相，根据鉴相结果生成反馈信号，并将所述反馈信号传输至所述滤波器；

所述滤波器对所述反馈信号进行滤波后，将滤波后的反馈信号传输至所述第一控制器；

所述第一控制器根据所述反馈信号调节所述泵浦源出射激光的频率，以将其锁定在预设的中心频率。

优选的，所述频率锁定模块还包括第一半波片、第二半波片和第一个1/4波片；

所述第一半波片位于所述泵浦源和所述第一极化分束器之间；

所述第二半波片位于所述第一极化分束器和所述电光调制器之间；

所述第一个1/4波片位于所述超稳腔和所述第二极化分束器之间。

优选的，所述超稳腔包括第一平面镜和第一凹面镜；

所述第一平面镜背离所述超稳腔的一侧具有压电陶瓷元件，所述第一控制器通过所述压电陶瓷元件设置所述超稳腔的腔长。

优选的，所述倍频单元包括倍频腔和倍频控制模块；

所述倍频腔包括第二平面镜、第三平面镜、第二凹面镜、第三凹面镜和倍频晶体，所述倍频晶体位于所述第二凹面镜和第三凹面镜之间的聚焦点上，所述倍频腔用于对所述激光进行倍频；

所述倍频控制模块用于对所述倍频腔的腔长进行调节，以将所述倍频腔的共振频率锁定在种子激光频率；

其中，所述第三平面镜和所述第二凹面镜背离所述倍频腔的一侧具有压电陶瓷元件，所述倍频控制模块通过控制所述压电陶瓷元件调节所述倍频腔的腔长。

优选的，所述倍频控制模块包括第三极化分束器、第二光电探测器、第三光电探测器和倍频控制模块；

所述第三极化分束器用于将所述倍频腔出射的激光部分透射至所述第二光电探测器、部分反射至所述第三光电探测器；

所述第二光电探测器和第三光电探测器用于将探测到的部分激光的光信号转换为电信号，并分别将所述电信号传输至所述倍频控制模块；

所述倍频控制模块用于将所述第二光电探测器输出的电信号和所述第三光电探测器输出的电信号做差，根据做差的结果生成误差反馈信号，并根据所述误差反馈信号调节所述倍频腔的腔长。

优选的，所述倍频控制模块包括减法器和第二控制器；

所述减法器用于将所述第二光电探测器输出的电信号和所述第三光电探测器输出的电信号做差，根据做差的结果生成误差反馈信号，并将所述误差反馈信号传输至所述第二控制器；

所述第二控制器用于根据所述误差反馈信号调节所述倍频腔的腔长。

优选的，所述倍频控制模块还包括反射镜和第二个1/4波片，所述反射镜用于将未进入倍频腔的部分激光和腔内从第二凹面镜透射的激光反射至所述第三极化分束器，所述第二个1/4波片位于所述反射镜和所述第三极化分束器之间。

一种超窄线宽、可调谐的高功率激光的产生方法，包括：

采用泵浦源产生种子激光，并通过频率锁定模块将所述种子激光的频率锁定在预设的中心频率；

采用光纤放大器对所述泵浦源出射的激光进行放大；

采用倍频单元对所述放大后的激光进行倍频，以使输出的激光的频率为所述预设频率的二倍。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的超窄线宽、可调谐的高功率激光系统及激光的产生方法，采用泵浦源激光器直接产生预设波长如1064nm的激光，然后通过倍频产生波长为预设波长一半的激光，如532nm的激光，而不是采用激光器对固态激光晶体进行泵浦产生多纵模1064nm的激光，因此，本发明在产生的波长为532nm的激光时没有模式之间的串扰，也不会造成输出光强抖动的问题，即没有“绿光问题”。其次本方案中泵浦激光通过与稳定且可调谐的频率参考锁定，可以实现输出激光的超窄线宽，同时频率稳定；同时该激光系统可以在满足上述技术特点的前提下，输出高激光功率(典型大于20w)。

进一步的，所述激光系统可以通过调节所述频率锁定模块的超稳腔的中心共振频率来调节泵浦激光的中心频率，从而实现对输出激光的中心频率的调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的可调谐的激光系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的倍频腔的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的空间模式匹配原理图；

图4为本发明实施例提供的倍频腔内功率与反射镜反射率的变化曲线关系图；

图5为本发明实施例提供的可调谐的激光系统产生激光的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种超窄线宽、可调谐的高功率激光系统，如图1所示，该激光系统包括激光泵浦单元10、光纤放大器11和倍频单元12。

其中，激光泵浦单元10包括泵浦源101和频率锁定模块。其中，泵浦源101用于出射种子激光，如出射波长为1064nm的激光，频率锁定模块用于将泵浦源101出射的激光的频率锁定在预设的中心频率，所述预设的中心频率可以精确调节，以实现激光频率的可调谐。同时通过锁定，将输出激光的线宽进行压窄。

需要说明的是，通常情况下，激光系统的功率超过2w就可称之为高功率的激光系统，激光线宽小于10khz就可以称之为超窄线宽激光。

可选的，泵浦源101为窄线宽可调谐的泵浦激光器，也就是说，该泵浦源101需满足线宽窄和可调谐的要求。具体地，泵浦源101出射的激光的线宽应小于100khz，该泵浦源101的调节反馈带宽应大于1khz。可选的，泵浦源101可以采用单频可调谐的oem激光器，该激光器采用分布式反馈技术，使得输出激光的线宽小于10khz，输出功率大于10mw，反馈带宽大于10khz。其中可以采用温度调节和压电陶瓷调节两种方式快速改变该激光器的输出激光的频率。

光纤放大器11，用于对泵浦源101出射的激光进行放大，并将放大后的激光传输至倍频单元12。其中，光纤放大器11是可对入射的光信号进行放大的器件。倍频单元12用于对放大后的激光进行倍频，以使输出的激光的频率为预设频率的二倍。如当种子激光为1064nm时，倍频单元12输出的激光为532nm激光。

由于本实施例中的波长为1064nm的激光是由泵浦源激光器直接产生的，而不是采用强激光泵浦固态激光晶体产生的，因此，本实施例中最终产生波长为532nm的激光时没有模式之间的串扰，也不会造成输出光的强抖动，即没有“绿光问题”。

具体地，如图1所示，频率锁定模块包括第一半波片102、第一极化分束器103、第二半波片104、电光调制器105、第二极化分束器106、第一个1/4波片107、超稳腔108、光电探测器109和频率控制模块110。

其中，第一半波片102位于泵浦源101和第一极化分束器103之间。第一极化分束器103位于泵浦源101和光纤放大器11之间的光路上，具体地，第一极化分束器103位于第一半波片102和光纤放大器11之间，用于将泵浦源101出射的一部分激光反射至电光调制器105，而剩余激光透射至光纤放大器11。可选的，第一极化分束器103为偏振分束器，其透射一部分激光、反射另一部分激光，并且，透射的激光的出射方向和反射的激光的出射方向呈90°夹角。

第二半波片104位于第一极化分束器103和电光调制器105之间，同样，第二半波片104的作用是对第一极化分束器103反射的激光进行偏振调制。透过第二半波片104的激光入射到电光调制器105中，该电光调制器105在频率控制模块110输入的调制信号的控制下，对入射的激光进行相位调制，并将调制后的激光透射至第二极化分束器106。

第二极化分束器106将电光调制器105调制后的激光反射至超稳腔108，并将超稳腔108出射的激光透射至光电探测器109。其中，第一个1/4波片107位于超稳腔108和第二极化分束器106之间，用于对第二极化分束器106反射的激光或超稳腔108出射的激光进行偏振调制。其中，超稳腔108包括第一平面镜l1和第一凹面镜m1。若激光的频率与超稳腔108的共振频率相同，则它通过第一凹面镜m1进入超稳腔108，并在超稳腔108内往返振荡，小部分通过m1泄露出来；若该激光的频率与超稳腔108的共振频率不同，则该激光会被第一凹面镜m1反射。从腔内泄露的激光和m1反射的激光会互相干涉，并光电探测器109探测到。光电探测器109将接收到的激光的光信号转换为电信号，并将电信号输出至频率控制模块110。频率控制模块110根据光电探测器109输出的电信号和输入给电光调制器105的调制信号混频生成反馈信号，并根据反馈信号调节泵浦源101出射的激光的频率，以将泵浦源101的频率锁定在预设的中心频率。

进一步地，频率控制模块110包括信号源110a、鉴相器110b、滤波器110c和第一控制器110d。其中，信号源110a用于向电光调制器105输出调制信号，并且，信号源110a也会将该调制信号输入鉴相器110b，以便鉴相器110b将光电探测器109输出的电信号和该调制信号进行鉴相，根据鉴相结果生成反馈信号，并将反馈信号传输至滤波器110c；滤波器110c对反馈信号进行滤波后，将滤波后的反馈信号传输至第一控制器110d；第一控制器110d根据反馈信号调节泵浦源101出射的激光的频率，以将泵浦源101的频率锁定在预设的中心频率，将泵浦源101出射的激光的波长锁定在1064nm。

本实施例中，通过锁定，预设的中心频率与超稳腔108的共振频率相同。由于108是超稳腔，其共振频率变化非常小，因此泵浦源101出射的激光的频率将稳定在一个固定值。并且，本实施例中，第一平面镜l1背离超稳腔108的一侧具有压电陶瓷元件p1，第一控制器110d通过向压电陶瓷元件p1施加电压来使压电陶瓷元件p1产生微小的形变，进而可以调节超稳腔108的腔长与共振频率。此时，对于按照调节前与腔共振的激光光束，腔的反射率会增加，探测器109接收到的光信号会有变化。根据109探测到的电信号和调制信号生成的反馈信号可以实现对泵浦源101频率的调节，最终使其与腔共振。通过这一方式可以实现输出的波长为532nm的激光的频率的调谐。

泵浦源101输出的大部分激光会透过第一极化分束器103入射到光纤放大器11中，光纤放大器11对激光进行放大后，将放大后的激光传输至倍频单元12。本实施例中的光纤放大器11需要满足输出功率高、频率色散小和放大倍数大等要求。在一个具体实施例中，光纤放大器11可以为单频光纤激光放大器。该激光放大器在输入的激光的功率为5mw时，输出的激光的功率最大能达到50w。且该激光放大器输出的激光是空间单模，为后续的倍频部分的光学设计提供了很好的基础。

本实施例中，如图1所示，倍频单元12包括倍频腔120和倍频控制模块。该倍频腔120包括第二平面镜l2、第三平面镜l3、第二凹面镜m2、第三凹面镜m3和倍频晶体13，用于对激光进行倍频。本实施例中，为了能够提升基频光的利用率和等效的倍频效率，将共振行波腔作为倍频腔120来实现基频激光的功率增强。如图3所示，第二平面镜l2、第三平面镜l3、第二凹面镜m2和第三凹面镜m3构成一个四镜八字环形腔，倍频晶体13位于第二凹面镜m2和第三凹面镜m3之间的聚焦点上。

倍频控制模块用于对倍频腔120的腔长进行调节，以使倍频腔120的共振频率与入射激光的中心频率相同。此外，由于机械、热变化等的影响，腔长会不断变化，无法一直满足上述条件，因此，必须采用反馈的方式对倍频腔120的腔长进行动态补偿，以使得腔的本振频率始终跟随入射激光的中心频率。本实施例中，第三平面镜l3和第二凹面镜m2背离倍频腔120的一侧具有压电陶瓷元件p2和p3，该倍频控制模块通过向压电陶瓷元件p2和p3施加电压使压电陶瓷元件p2和p3发生微小形变，来调节倍频腔120的腔长。

进一步地，倍频控制模块包括第三极化分束器121a、第二光电探测器121b、第三光电探测器121c和倍频控制模块。其中，第三极化分束器121a用于将倍频腔120出射的激光部分透射至第二光电探测器121b、部分反射至第三光电探测器121c；第二光电探测器121b和第三光电探测器121c用于将探测到的光信号转换为电信号，并分别将电信号传输至倍频控制模块；该倍频控制模块用于将第二光电探测器121b输出的电信号和第三光电探测器121c输出的电信号做差，根据做差的结果生成误差信号，并根据误差信号调节倍频腔120的腔长。

可选的，倍频控制模块包括减法器121d和第二控制器121e。该减法器121d用于将第二光电探测器121b输出的电信号和第三光电探测器121c输出的电信号做差，根据做差的结果生成误差信号，并将误差信号传输至第二控制器121e。第二控制器121e用于根据误差信号调节倍频腔120的腔长。可选的，本实施例中的第一控制器110d和第二控制器121e都为比例-积分-微分控制器。

本实施例中，产生误差信号的原理是利用倍频晶体13中o光和e光的延时不一样，当倍频需要的激光e光与倍频腔120共振时，o光不会跟倍频腔120共振，o光成分基本被腔全反射，而e光的反射率随着腔是否共振而改变，且当e光跟腔共振或者部分共振的时候，从第二凹面镜m2出射的e光会带来倍频腔120内光场的相位信息。通过对第二凹面镜m2出射光的偏振分析，即通过对第二光电探测器121b和第三光电探测器121c探测的偏振光的分析，我们可以得到入射激光频率是否与倍频腔120的本振频率有偏差，以及偏差的大小和方向，然后根据偏差生成的误差信号对倍频腔120的腔长进行调节，以锁定出射的532nm激光的频率和波长。

可选的，倍频控制模块还包括反射镜121f、第二个1/4波片121g、第三个1/4波片121h和透镜121i，该反射镜121f用于将未进入倍频腔120的部分激光和腔内从第二凹面镜m2透射的激光反射至第三极化分束器121a，第二个1/4波片121g位于反射镜121f和第三极化分束器121a之间，进行相位的调制。第三个1/4波片121h位于光纤放大器11和第二凹面镜m2之间，透镜121i位于第三个1/4波片121h和第二凹面镜m2之间。

本实施例中，如图2所示，在设计倍频腔120时，假设第二平面镜l2和第三平面镜l3的反射率和透射率分别为r1、t1，r2、t2，第二凹面镜m2和第三凹面镜m3的曲率半径分别为r1和r2，反射率和透射率分别为r3、t3，r4、t4，倍频晶体为三硼酸锂晶体晶体，并且，激光从第二凹面镜m2反射进入腔体，则光场绕腔一周，腔内所有的光学元件对光的等效变换为：

其中，欲使倍频腔120能够稳定，则需要满足：(1/2)*|a+d|≤1。

在满足倍频腔120稳定且共振的前提下，腔内的共振模式由倍频腔120的腔长和凹面镜的曲率来决定，通常有多个模式可以满足共振的要求，具体与各个参量的选取有关。在倍频腔120的实际设计中，通常为了考虑最佳的倍频效率，先是确定腔内倍频晶体处的束腰大小ω0，且设定束腰位置为倍频晶体13正中心所在位置；然后根据空间的几何构型，选择合适的长度d1和d2；选择合适曲率的凹面镜匹配腔长，最终实现腔的共振。最终总的腔长l为：l＝d1+d2+l+d3。

其中，l为倍频晶体13的长度，d1为倍频晶体13到第三凹面镜m3的距离，d2为倍频晶体13到第二凹面镜m2的距离。d3＝d31+d32+d33，d31是指第二平面镜l2和第三凹面镜m3之间的距离，d32是指第二凹面镜m2和第三平面镜l3之间的距离，d33是指第二平面镜l2和第三平面镜l3之间的距离。在一个具体实施例中，当腔内束腰大小ω0为27.5um时，倍频晶体13的长度l＝20mm，d1＝82.7mm，d2＝61.7mm，d3＝481.6mm，r1＝132mm，r2＝100mm。

此外，在设计倍频腔120时，需要考虑模式的匹配。其中，模式匹配包括两个方面：一是空间模式匹配，即入射激光的光束参量与腔内共振光的光束参量之间的匹配，二是入射腔镜反射率与腔内功率密度的匹配。

关于空间模式匹配，欲使入射激光的基频光能够尽可能地进入腔体中，需要入射激光经过入射腔镜即第二凹面镜m2变换后的模式与腔内的共振模式一致。空间模式匹配的原理如图3所示，假设倍频晶体13的中心处z＝0，同时也是光束的束腰位置，束腰大小为ω0，此时，高斯光束的q参量为q0＝iz0，由q0描述的高斯光束沿着-z方向传播，经过半个倍频晶体13的长度之后，在面f1的右侧，q参量为经过界面f2之后，在f2左侧的q参量变成：再经过距离d1之后，在f2右侧的q参量变成：经过第二凹面镜m2的内表面f2之后，在f2面的左侧，q参量变换为其中，z4和z40均为n0，n1，n2，l，d1，z0的实函数，n0为空气中基频光的折射率，n1为倍频晶体13中基频光的折射率，n2为第二凹面镜m2中基频光的折射率，l为倍频晶体13的长度，而d1为倍频晶体13右端面f1到第二凹面镜m2反射面f2之间的距离。

由于第二凹面镜m2具有一定的厚度dm，因此，光相当于走过了距离dm，所以，在面f3的右侧，q参量为：q5＝q5+dm＝z4+dm+iz40，经过第二凹面镜m2的入射界面f3之后，在面f3的左侧，光束的q参量为：由于上述的所有的计算都是可逆的，因此，将计算过程反转可以得到：一个在面f3左侧由q5参量描述的高斯光束，向右沿着z正方向的经过第二凹面镜m2和倍频晶体13之后，会形成束腰位置在倍频晶体13正中间且大小为ω0的高斯光束，而正是腔的共振模式。

此外，入射腔镜即第二凹面镜m2的反射率需要与腔内功率密度进行匹配。由于腔的存在是为了提升基频光的功率密度，因此，要选择合适的入射腔镜反射率，使得整个腔体中能量密度最大。

通过对腔内场强的分析，我们可以得到腔内场强等效的功率为：

其中，pcav为腔内场强等效功率，pin为输入腔的功率。η为单次通过时倍频晶体13的倍频效率。由此可知，当tr2r3r4越大时，越大，但是，对于入射腔镜的反射率，则并不是越大越好，因为r1越大，t1则越小。对于特定的输入功率pin，总能够找到合适的r1，使得腔内功率最大。

在本发明一个实施例中，第二凹面镜m2反射率取值为r2＝r3＝r4＝0.999，而t＝0.98，η＝0.01％，入射功率为pin＝40w，且考虑第二凹面镜m2无损耗，即有t1＝1-r1，基于此，我们可以得到腔内功率pcav随着入射腔镜反射率r1的变化关系曲线，如图4所示，腔内功率最大的时候对应的入射腔镜的反射率大约为0.955。

通过上述对腔体的分析可知，各个偏振分量(o光和e光)从第二凹面镜m2上反射的场强为：而四分之一波片121g对光的偏振的变换可以用琼斯矩阵来描述：旋转变换为：所以，旋转角度θ对光的偏振的变换为：

hc(θ)＝r(-θ)mqwpr(θ)，两个探测器121b和121c分别探测到的光场强度为：

epda(δlcav)＝hc0,0(θ)er0(δlcav)-hc0,1(δlcav)；

epdb(δlcav)＝hc1,0(θ)er0(δlcav)-hc1,1(δlcav)，

对应的光功率为：

ppda(δlcav)＝[q0hc0,0(θ)er0(δlcav)-qehc0,1(δlcav)]²pin；

ppdb(δlcav)＝[q0hc1,0(θ)er0(δlcav)-qehc1,1(δlcav)]²pin，

最终得到的误差信号为：δuhc(δlcav)＝g[ppda(δlcav)-ppdb(δlcav)]。

根据该误差信号对倍频腔120的腔长进行调节，可以锁定产生的532nm激光的频率和波长。

本发明所提供的超窄线宽、可调谐的高功率激光系统，采用泵浦源激光器直接产生波长为1064nm的激光，而不是采用激光器对固态激光晶体进行泵浦的方式产生的，因此，本发明的技术方案产生波长为532nm的激光时没有模式之间的串扰，也不会造成输出光的强抖动的问题，即没有“绿光问题”。并且，本发明的提供的激光系统产生的波长为532nm的激光的线宽较窄、功率较高。

本发明实施例还提供了一种超窄线宽、可调谐的高功率激光的产生方法，如图5所示，该方法包括：

s101：采用泵浦源产生种子激光，并通过频率锁定模块将所述种子激光的频率锁定在预设的中心频率；

s102：采用光纤放大器对所述泵浦源出射的激光进行放大；

s103：采用倍频单元对所述放大后的激光进行倍频，以使输出的激光的频率为所述预设频率的二倍。

具体地，参考图1，泵浦源101出射波长为1064nm激光后，激光透过第一半波片102入射到第一极化分束器103上，第一极化分束器103将泵浦源101出射的一部分激光透射至光纤放大器11，将另一部分激光反射至第二半波片104，并透过第二半波片104入射到电光调制器105。该电光调制器105在频率控制模块110输入的调制信号的控制下，对入射的激光进行相位调制，并将调制后的激光透射至第二极化分束器106。第二极化分束器106将电光调制器105调制后的激光反射至第一个1/4波片107，透过第一个1/4波片107后激光入射到超稳腔108，第二极化分束器106还用于将超稳腔108出射的激光透射至光电探测器109。光电探测器109将超稳腔108逸出的激光的光信号转换为电信号，并将电信号输出至频率控制模块110。频率控制模块110根据光电探测器109输出的电信号和输入给电光调制器105的调制信号混频生成反馈信号，并根据反馈信号调节泵浦源101出射的激光的频率，以将泵浦源101的频率锁定在预设的中心频率。

同时，泵浦源101输出的一部分激光会透过第一极化分束器103入射到光纤放大器11中，光纤放大器11对激光进行放大后，将放大后的激光传输至倍频单元12中的倍频腔120，以使倍频腔120对放大后的激光进行倍频，得到波长为532nm的激光。其中，倍频腔120中的部分激光会从第二凹面镜m2出射，经过反射镜121反射和第二个1/4波片121g后，进入第三极化分束器121a，该第三极化分束器121a将倍频腔120出射的激光部分透射至第二光电探测器121b、部分反射至第三光电探测器121c；第二光电探测器121b和第三光电探测器121c将探测到的部分激光的光信号转换为电信号，并分别将电信号传输至倍频控制模块；该倍频控制模块用于将第二光电探测器121b输出的电信号和第三光电探测器121c输出的电信号做差，根据做差的结果生成误差信号，并根据误差信号调节倍频腔120的腔长。

本发明所提供的超窄线宽、可调谐的高功率激光系统及激光的产生方法，采用泵浦源激光器直接产生波长为1064nm的激光，而不是采用激光器对固态激光晶体进行泵浦的方式产生的，倍频过程中没有模式串扰，因此，本发明的技术方案产生的波长为532nm的激光没有模式之间的串扰，也不会造成输出光的强抖动的问题，即没有“绿光问题”。其次本方案中泵浦激光通过与稳定且可调谐的频率参考锁定，在实现超窄线宽激光输出的同时，输出激光的频率稳定且可调谐；同时该激光系统可在满足上述技术特点的前提下，输出高激光功率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。