一种利用双f-p标准具调谐固体激光器输出波长的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光器领域，特别涉及一种利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波 长的方法。
【背景技术】
[0002] 在特殊固体激光器中，输出波长可调谐是很有必要的。比如:在气体检测中某气体 对激光的吸收峰谱线非常窄，对激光器输出波长要求很严格，因此需要在一定范围内调谐 输出波长，使其稳定在某气体的吸收峰谱线处;另外，有的固体激光器输出波长附近有很多 水吸收峰波段，如果波长漂移到水吸收峰处便会造成激光器的损坏，所以需要将输出波长 稳定地控制在一个安全波段处。然而，由于固体激光器荧光线宽很宽，目前常用的单个标准 具形式难以实现单纵模输出，不能将输出波长很好地稳定；同时，单个标准具调节波长精细 度较低。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种采用双F-P标准具结构，通过改变两个F-P标准具的厚度、材料、角度，达到固体激光器输出波长可调谐的目的，并能提高调节精度和 输出波长的稳定性的一种利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法。
[0004] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种利用双F-P标准具调谐固体激光 器输出波长的方法，包括两F-P标准具:厚标准具A及薄标准具B;
[0005] 具体包括以下步骤：
[0006] 1)、根据固定激光器的输出波段，选择两F-P标准具镜片的材质，并选定其折射率；
[0007] 2)、根据上述固定激光器谐振腔腔长L，得出各纵模间隔Auk = c/2nL，其中c为光 在真空中的速度，η为标准具的折射率；
[0008] 3)、对厚标准具A的表面镀膜，使得其对输出激光波长的反射率达到92%_98%，并 根据上述纵模间隔A Uk选定厚标准具A的带宽Vd-a，并根据△ vm=F*Vd_a得到自由光谱区宽 度Avm_a的值，且根据公
式，选定出厚标准具A的厚度dl，其中
,为标准具的精细度;R为标准具对激光波长λ的反射率；
[0009] 4)、将厚标准具A插入到谐振腔中靠近输出镜的一侧，通过缓慢旋转该镜片，并依 据公式
^寸输出激光波长进行粗选；
[0010] 5)、再将一个表面镀膜的薄标准具B插入谐振腔中，并置于靠近厚标准具A的位置 处，新插入的薄标准具B的Vd-b满足1.5* Δ vm-a < Vd-b < 2* Δ vm-a，薄标准具B的反射率范围 控制在45%-56%，并可根据Δvm- b = F*Vd-b得到薄标准具B的Δvm-b，再根据公式
选定薄标准具B的厚度d2;
[0011] 6)、根据公式
来对输出波长进行细选;其中心、111、(11分别为厚标准具4对激光波长1的反射率、折射率、激 光入射到厚的标准具后的折射角;R2、n2、a2为薄标准具B对激光波长λ的反射率、折射率、激 光入射到薄的标准具后的折射角；
[0012] 7)调谐实际标准具与光轴的夹角β与折射角α的关系如下：sinP/sina = n，其中η为 标准具的折射率，从而分别得到厚标准具A及薄标准具B与光轴的夹角的β?及β2。
[0013] 与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明采用双F-P标准具结构通过改变两个 F-P标准具的厚度、材料、角度，达到固体激光器输出波长可调谐的目的，并能提高调节精度 和输出波长的稳定性。在谐振腔内分别插入厚标准具A及薄标准具Β，来达到调谐和稳定输 出波长的目的，使得输出波长在一个安全波段，提高激光器使用寿命。插入双F-P后，需要精 确调整它们与光轴的夹角，同时检测激光器输出波长，直至输出波长达到预计需求，并保持 稳定运转。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法的结构示意图。
[0015] 图2为双F-P标准具组的透过率与角度的三维关系示意图。
[0016] 图3为双F-P标准具组的透过率与波长的关系图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。
[0018] 如图1所示，一种利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法，包括两个半 导体激光器作为栗浦源入射到激光晶体1'111 :￥4?中心并与腔镜[、12、13、14构成波长为入为 1.94μηι的Tm: YAP固体激光器及厚标准具A及薄标准具B;
[0019] 具体包括以下步骤：
[0020] 1)、根据上述固定激光器的输出波段λ为1.94μπι，并选择两F-P标准具镜片的材质 为石英玻璃，选定其折射率1.55;
[0021] 2)、根据上述固定激光器谐振腔腔长L为100mm，得出各纵模间隔AUk = c/2nL = 1.5 X IO9Hz，其中c为光在真空中的速度，η为标准具的折射率；
[0022] 3)、对厚标准具A的表面镀膜，使得其对输出激光波长的反射率达到95%，并根据 上述纵模间隔A Uk选定厚标准具A的带宽Vcha为3 X IO9Hz(将要插入的标准具的带宽为纵模 间隔的2倍，那么将只有2个相邻的纵模的波长可以起振），并根据Δ vm_a = F*Vd-a得到自由 光谱区宽度么％1为1.84\1011以，（精细度？等于61.24)，且根据公式
_选定出厚标准具A的厚度dl为0.4mm;
[0023] 4)、将厚标准具A插入到谐振腔中靠近输出镜M4-侧，通过缓慢旋转该镜片，并依 据公式
对输出激光波长进行粗选；
[0024] 5)、再将一个表面镀膜的薄标准具B插入谐振腔中，并置于靠近厚标准具A的位置 处。根据关系自由光谱区和带宽的关系A vm-b = F*Vd_b，新插入的薄标准具的自由光谱区必 须大于激光器工作物质的荧光光谱，（标准具相邻两极大值透过率间隔约为9.65X IO11Hz, 间隔需大于激光器的荧光光谱）；而此时新插入的薄标准具B带宽Vd-b必须满足不等式， 1 · 5* Δ vm-a < Vd-b < 2* Δ vm-a，这里Δ vm-a就是厚标准具A的自由光谱区，因此可以得至IjF值的 范围：2.6SFS5.2,由于F值跟反射率有关，选定薄标准具B的反射率为56 %，薄标准具B自 由光谱区△ 刚好等于激光器工作物质的荧光光谱，便能输出单纵模，满足单一输出波长 条件，即对于薄的标准具，再根据公式
选定薄标准具B的厚度d2为 0.1mm；
[0025] 6)、根据公式
来对固定激光器的输出波长进行细选；
[0026] 7)、调谐实际标准具与光轴的夹角β与折射角α的关系如下：sinP/sina = n，其中η 为标准具的折射率，从而分别得到:所述Tm:YAP固体激光器所用的厚标准具Α、薄标准具B与 光轴的夹角分别为50°和43°。
[0027] 根据公式
采用matl