专利名称：一种固体激光器相位共轭谐振腔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于固体激光器的谐振腔，特别是相位共轭谐振腔。
固体激光器，一般是由激光介质、泵浦系统及谐振腔组成，谐振腔一般是由在激光介质两端两个反射镜构成，这时的激光器通常输出脉宽是毫秒量级(ms)，称静态输出激光器;而很多应用场合需要高功率，此时可采用调Q技术，即在腔内加一套称为光闸的调Q元件，它史是瞬时开启(一般在毫微秒ns量级)，关闭时腔内处低Q值，不起振、打开时，腔内处高Q值，快速起振产生激光输出，脉宽一般在1-10毫微秒(ns)，这种激光通常称动态激光，又称巨脉冲输出，这种调Q技术通常分两类一类是被动调Q，典型的是染料调Q，另一类是主动调Q，调Q元件通常用电光晶体，对主动同轴调Q，实现调Q还要加起偏器，高压电源(几千伏)和高压快速触发器等组成一套复杂的调Q器件。
利用SBS相位共轭改善光束质量，已有较多的研究，利用SBS池做为Q开关也有报导，但利用SBS池做相位共轭腔兼实现Q突变技术，尚未见有任何报导。
1、85年美国AD-A172783/3XAS，曾报导，腔内用SBS池实现相位共轭光输出来改善光束质量，这是利用SBS相位共轭技术典型的应用报导，但他们是必须在腔内采用P-P压缩线宽和采用调Q元件压缩脉宽，是用窄线宽，窄脉宽激光激励源，产生受激布里渊散射来实现共轭光输出，装置十分复杂。
2、美国Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng(U.S.A)VoL1000，用诱导式，形成四波混频，利用受激布里渊散射，改善光束质量，本报导只利用了SBS反向散射和相位共轭特性，结构仍十分复杂。
3、墨西哥Revista Mexicana de Fisca Vol.38 No.3427-431(1992)报导了H.Meng等人关于NdYAG相位共轭激光特性的报导，他们是利用了腔内加布里渊池，利用先产生的YAG相位共轭激光特性的报导，他们是利用了腔内加布里渊池，利用先产生的YAG激光激励SBS，产生后向散射来改善光束质量，在谐振腔中保留了全反射镜，由此镜反射的光是非其轭光，它不能被补偿，因此只能做到部分相位共轭光。
本发明的目的是用一结构简单，造价低廉、且调试容易的元件代替原有调Q激光器谐振腔中一套复杂的调Q元件，实现动态输出，同时，由于SBS池为相位共轭光，因而同时还具备相位共轭作用，使输出光光束质量大大改善，且具有高动静比，实现优质的调Q巨脉冲激光输出。
本发明固体激光器相位共轭谐振腔，包括激光棒1，部分反射镜2，透镜3，本发明的要点在于采用受激布里渊池(SBS池)4作为该谐振腔的全反镜并兼作调Q元件。所述布里渊池是用一个普通玻璃管制成，玻璃管的两端用光学加工平板玻璃密封，玻璃管内装有有机介质溶液。该溶液可以是水，或者酒精，或者乙醚，或者甲醇。布里渊池池(玻璃管长度)L为50-200毫米，透镜2的焦距f为1/2L-L。
1、用SBS池实现Q突变由激光介质产生的自激光射入SBS池，产生自发布里渊散射光，后向进入激光介质棒放大，再次返回SBS池，因SBS具有明显的阈值性，在没有达到受激阈值时，介质是透明的，Q值很低，当光束能量一旦达到阈值时，则后向近轴散射光骤增，Q值骤增，实现Q突变，与此同时，SBS散射源又起到了谐振腔一端的反射镜作用，使光子在腔内反馈后振荡增长，输出一调Q巨脉冲。
2、提高光束质量因受激光布里渊散射光具有相位共轭特性，故在返程振荡中可补偿腔内介质或光学元件光学缺损，以及光路失调所造成的畸变，使波前补偿如初。因此这种激光器可以输出空间分布均匀，近衍射极限的调Q激光速。
3、动静比高因此SBS的转换效度η在线性区是随入射光的增长而增长，因此随光束放大过程的继续，效率η可以达到很高，SBS池做为谐振腔一端，η也就相当于腔片的反射率，SBS池与其它调Q元件相比，一般不再引入腔内新的损耗。因此采用此技术的调Q激光器的动静比可以达到很高。
本发明的技术进步点在于1、与染料调Q相比，可克服染料有毒，有存放期，低破坏阈，寿命低，有波段依赖性等不足，因而本技术可用于大能量器件。
与电光调Q相比，可节省一套复杂的调Q元件(电光晶体，格兰棱镜，高压电源，高压同步触发器)等，故本技术是一种结构简单，调节简便，价格低廉的新技术，每台可节省1～1.5万元。
2、调Q输出，动静比可以做到很高。
3、布里渊池无波长限制，同一布里渊池即可用于红宝石激光器，也可用于YAG等激光器。
4、由于共轭补偿作用，使激光束散角压缩，空间分布均匀性提高，波前畸变被补偿，这是其它调Q技术所不具备的。
5、因可以输出相位共轭光，使用一定技术后也可以补偿外介质引起的波前畸变。
本发明从实验中利用宽线宽、宽脉宽实现了产生受激光布里渊散射过程(SBS过程)，这就使对SBS产生的认识深刻了一步，因而在利用SBS的技术上也实现了较之现有技术，光路大大减化，结构简单，调腔容易，且调腔精度要求降低，整个装置降低造价的目的。
已达到的技术指标为在红宝石激光器上动静比在39%以上，YAG上27%，脉宽10-20ns，单脉冲输出，束散角压缩3倍，为6倍衍射极限输出，YAG上做到重复率5pps，无漏闪稳定工作，因而本发明应用到红宝石或YAG激光器，可用于使用调Q激光器的场合，如动态激光全息术，激光测距，目标指定器，(如坦克测距，高炮测距等)。因为SBS池无波段要求，更有利于用于调谐器件中，又因为本发明可输出优质巨脉冲激光，即可做为实验室激光光谱技术的优质相干光源。
附
图1为本发明相位共轭谐振腔的原理示意图实施例1、在红宝石激光器上可做到如下指标介质盒内散射介质可以是酒精、甲醇、丙酮、Cs2、Ccl4、水等，当静态输出为4～6i时，部分反射片为50%、30%，f＝60mm～100mm，盒长为100mm时，调节距离1，可得到1～3i的共轭激光输出，脉宽为20ns，束散角比静态压缩3倍，为6倍衍射极限，动静比为40%～80%。
2、在YAG激光器上当静态为730mi，部分反射片反射率为10%，f＝50mm，盒长60mm时，可得到27%的转换效度的共轭光输出，脉宽为12～14ns，并能在5PPS(每秒5次)重复频率下无漏闪稳定工作。
3、用SBS相位共轭腔兼Q突变技术实现单级大功率固体激光器件光束质量的改善。
由于(1)单级输出如果输出能量高，模式都将变差，故光束质量都不好。(2)调Q元件破坏阈限定了单级输出的大能量。故通常为获得大功率大能量器件，都采用种子光多级放大的办法，而本发明由于相位共轭光的补偿作用，可以做到光束质量的改善，同时由于SBS介质破坏阈高，因而可以采用本发明，最大限度的提高单级输出的大能量，高功率。
4、利用本发明实现锁模调Q如果在SBS介质中加入适量的相应染料，便可实现皮秒量级的共轭锁模激光输出。
5、本发明由SBS池作为相位共轭反射镜，其原理对波长有普适性，对不同波长时，都可有相同的反射率，这就为采用本发明实现宽带调谐输出创造条件，且保证输出为可调谐相位激光。
权利要求
1.一种固体激光器相位共轭谐振腔，包括激光棒[1]，部分反射镜[2]，透镜[3]，其特征在于采用受激布里渊池(SBS池)作为谐振腔的全反镜并兼作调Q元件。
2.根据权利要求1所述的相位共轭谐振腔，其特征在于所述布里渊池[4]是用一个普通玻璃管制成，玻璃管的两端用光学加工平板玻璃密封，玻璃管内装有有机介质溶液。
3.根据权利要求2所述的相位光轭谐振腔，其特征在于所述有机介质溶液是水或者酒精，或者乙醚，或者甲醇。
4.根据权利要求1和2所述的相位轭谐振腔，其特征在于所述布里渊池池长L为50～200毫米，透镜[2]的焦距f为1/2L～L。
5.根据权利要求3所述的相位共轭谐振腔，其特征在于所述有机介质溶液中加入染料，以实现皮秒量级的共轭锁模激光输出。
全文摘要
本发明涉及一种用于固体激光器的相位共轭谐振腔，采用SBS池作为谐振腔的全反射镜并兼作调Q元件，SBS池用一普通密封玻璃管制成，内装水、酒精等有机介质溶液，池长50～200毫米，溶液中亦可加入染料实现皮秒级共轭锁模激光输出。本发明结构简单，可以实现调Q突变，具有很高的动静比，光束质量大大提高，调节方便，无波长限制，适用性强，可用于红宝石激光器和YAG激光器，价格低廉，可输出优质巨脉冲激光。
文档编号H01S3/08GK1099911SQ9311700
公开日1995年3月8日 申请日期1993年8月29日 优先权日1993年8月29日
发明者王月珠, 陈德应, 鞠有伦, 马祖光 申请人:哈尔滨工业大学