90度偏振旋转电光开关二7施加半波电压，经过45度偏振片一 5高反射作用后的垂直S偏振光经过90度偏振旋转电光开关二 7的旋转90度作用后变成水平P偏振光，水平P偏振光依次经过45度偏振片二 8高透、激光增益介质二9放大、全反镜二 10反射后，原光路返回，即经过全反镜二 10反射的水平P偏振光依次经过激光增益介质二9放大、45度偏振片二8高透、90度偏振旋转电光开关二7的旋转90度作用后变成垂直S偏振光，垂直S偏振光经过45度偏振片一 5高反射作用后返回由90度偏振旋转电光开关一4、激光增益介质一3、1/4波片2和全反镜一I组成的支路中。
[0029]此时垂直S偏振光经过未施加电压的90度偏振旋转电光开关一4后，偏振方向保持不变，垂直S偏振光依次经过激光增益介质一 3放大、1/4波片2作用后变成圆偏振光，圆偏振光依次经过全反镜一 I反射、1/4波片2作用后变成水平P偏振光，水平P偏振光依次经过激光增益介质一3放大、90度偏振旋转电光开关一4(由于90度偏振旋转电光开关一4的电压为O，水平P偏振光的偏振方向保持不变)、45度偏振片一5高透过作用后入射至由45度偏振片一5与输出镜6组成的支路中，水平P偏振光经过输出镜6反射再次进入45度偏振片一 5，按照上述过程完成依次往返一周的循环，形成一次完整振荡过程，最终通过输出镜6输出高峰值窄脉冲激光。
[0030]在激光增益突变的瞬间，瞬间突升的激光增益为激光增益介质一3的增益与激光增益介质二 9的增益之和，此时激光损耗近似于激光增益介质一 3的增益，激光增益与损耗的差为激光增益介质二 9的增益。通过调整激光增益介质二 9的增益，可以改变激光增益与损耗的差值，实现更高能量的高峰值窄脉冲激光输出。
[0031]本实施方式中，全反镜一I表面镀有1064nm或946nm等激光输出波长完全反射膜；全反镜二 10表面镀有1064nm或946nm等激光输出波长完全反射膜。本实施方式中，1/4波片2用于激光往返通过时将线偏光偏振方向90度旋转，可以将1/4波片2替换为45度法拉第旋转器，起到与1/4波片2相同的作用。
[0032]本实施方式中，激光增益介质一3可以采用Nd:YAG等各向同性晶体;激光增益介质二9可以采用Nd: YAG等各向同性晶体，Nd: YAG等各向同性晶体价格低廉。
[0033]本实施方式中，90度偏振旋转电光开关一4和90度偏振旋转电光开关二7的作用是:将线偏光偏振方向90度旋转，均可以采用LiNb03、RTP或KD*P等，具有实现光路偏振方向主动控制的优点。
[0034]本实施方式中，45度偏振片一5和45度偏振片二8的作用都是对水平P偏振光高透、对垂直S偏振光高反，均可以采用格兰棱镜、布儒斯特片和PBS偏振分光棱镜等。
[0035]本实施方式中，输出镜6表面镀有1064nm等激光输出波长的部分反射膜，参数可变。
[0036]本实施方式中，栗浦源一11可以采用闪光灯或半导体侧面栗浦，可以是连续栗浦或者脉冲栗浦;栗浦源二 12可以采用闪光灯或半导体侧面栗浦，可以是连续栗浦或者脉冲栗浦；
[0037]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，其特征在于，包括:全反镜一(I)、1/4波片(2)、激光增益介质一(3)、90度偏振旋转电光开关一(4)、45度偏振片一(5)、输出镜(6)、90度偏振旋转电光开关二(7)、45度偏振片二(8)、激光增益介质二(9)、全反镜二(10)、栗浦源一(11)和栗浦源二(12); 所述栗浦源一(11)和栗浦源二(12)发出的栗浦光分别入射至激光增益介质一 (3)和激光增益介质二 (9); 在栗浦开始时刻，对90度偏振旋转电光开关一 (4)施加半波电压，对90度偏振旋转电光开关二(7)不施加电压，直到激光增益介质一(3)的增益达到激光器谐振腔栗浦阈值时，将90度偏振旋转电光开关一(4)电压退到O，同时对90度偏振旋转电光开关二(7)施加半波电压； 通过45度偏振片一 (5)的作用使靠近输出镜(6)的偏振为水平P偏振，水平P偏振光依次经45度偏振片一(5)高透、90度偏振旋转电光开关一(4)、激光增益介质一(3)放大、1/4波片(2)作用后变成圆偏振光，依次经全反镜一(I)反射、1/4波片(2)作用后变成垂直S偏振光，依次经激光增益介质一(3)放大、90度偏振旋转电光开关一(4)、45度偏振片一(5)高反射作用后入射至90度偏振旋转电光开关二 (7)，经90度偏振旋转电光开关二 (7)的旋转90度作用后变成水平P偏振光，依次经45度偏振片二(8)高透、激光增益介质二(9)放大、全反镜二(10)反射后入射至激光增益介质二 (9)，依次经激光增益介质二 (9)放大、45度偏振片二 (8)高透、90度偏振旋转电光开关二 (7)的旋转90度作用后变成垂直S偏振光，经45度偏振片一(5)高反射作用后入射至90度偏振旋转电光开关一(4)； 垂直S偏振光依次经90度偏振旋转电光开关一 (4)、激光增益介质一 (3)放大、1/4波片(2)作用后变成圆偏振光，依次经全反镜一(I)反射、1/4波片(2)作用后变成水平P偏振光，依次经激光增益介质一(3)放大、90度偏振旋转电光开关一(4)、45度偏振片一(5)高透过作用后入射至输出镜(6)，经输出镜(6)反射再次进入45度偏振片一 (5)，按照上述过程完成一次完整振荡，最终通过输出镜(6)输出高峰值窄脉冲激光。2.根据权利要求1所述的基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，其特征在于，在激光增益突变的瞬间，瞬间突升的激光增益为激光增益介质一(3)的增益与激光增益介质二(9)的增益之和，此时激光损耗近似于激光增益介质一 (3)的增益，激光增益与损耗的差为激光增益介质二 (9)的增益，通过调整激光增益介质二 (9)的增益来改变激光增益与损耗的差值，实现更高能量的高峰值窄脉冲激光输出。3.根据权利要求1所述的基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，其特征在于，所述全反镜一(I)和全反镜二( 10)表面均均镀有1064nm激光输出波长完全反射膜或946nm激光输出波长完全反射膜。4.根据权利要求1所述的基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，其特征在于，将I/4波片(2)替换为45度法拉第旋转器，所述1/4波片(2)和45度法拉第旋转器均用于激光往返通过时将线偏光偏振方向90度旋转。5.根据权利要求1所述的基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，其特征在于，所述激光增益介质一 (3)和激光增益介质二 (9)均采用各向同性晶体，具体采用Nd:YAG晶体。6.根据权利要求1所述的基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，其特征在于，所述90度偏振旋转电光开关一 (4)和90度偏振旋转电光开关二(7)用于实现线偏光偏振方向90度旋转，均采用LiNb03、RTP或KD*P，具有实现光路偏振方向主动控制的优点。7.根据权利要求1所述的基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，其特征在于，所述45度偏振片一 (5)和45度偏振片二 (8)的作用是对水平P偏振光高透、对垂直S偏振光高反，均采用格兰棱镜、布儒斯特片和PBS偏振分光棱镜。8.根据权利要求1所述的基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，其特征在于，所述输出镜(6)表面镀有1064nm部分反射膜。9.根据权利要求1所述的基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，其特征在于，所述栗浦源一(11)和栗浦源二(12)均采用闪光灯或半导体侧面栗浦。
【专利摘要】基于激光增益突升的高峰值窄脉冲激光器，涉及激光器领域，解决了现有调Q激光器存在的激光增益累积有限、激光输出效率低的问题。该激光器包括两个全反镜、1/4波片、两个激光增益介质、两个90度偏振旋转电光开关、两个45度偏振片、输出镜、两个泵浦源。在激光增益突变的瞬间，增益为两个激光增益介质增益之和，此时激光损耗近似于激光增益介质一的增益，激光增益与损耗的差为激光增益介质二的增益。通过调整激光增益介质二的增益可改变激光增益与损耗的差值，实现更高能量的高峰值窄脉冲激光输出。本发明通过光路的快速切换、双激光增益介质增益累加实现增益突升，获得高能量的高峰值窄脉冲激光输出，进一步提高激光器整体的激光输出效率。
【IPC分类】H01S3/115, H01S3/16
【公开号】CN105720476
【申请号】CN201610243536
【发明人】王超, 金光勇, 吴春婷, 陈薪羽, 于永吉, 董渊, 李述涛, 王宇恒, 李耀
【申请人】长春理工大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年4月18日