一种基于双晶体的Y型腔可调谐同步脉冲双波长激光器

技术领域

本发明属于双波长激光器及光生太赫兹波技术领域，涉及一种基于双晶体的Y型腔可调谐同步脉冲双波长激光器。

背景技术

双波长激光器在产生相干太赫兹波、医学诊断、激光雷达等方面，显现出巨大的潜力。目前，双波长激光器的研究主要集中在频差可调谐和产生同步脉冲信号，主要原因是可调谐双波长激光器可以通过光频拍频产生连续频率的射频或太赫兹信号，而提供更高峰值功率密度的同步脉冲双波长激光器可以实现更高的光外差拍频效率。

例如，2010年P.Zhao通过使用一个无源调Q晶体和一个Nd:YLF晶体实现波长为1047nm和1053nm的同步双波长激光脉冲信号，频率间隔为1.64THz(P.Zhao,et al,Compactand portable terahertz source by mixing two frequencies generatedsimultaneously by single solid-state laser,Opt.Lett.35(2010)3979-3981)。这种激光器易于实现调Q脉冲但不易实现频差调谐机制，此外在这种激光器中存在增益竞争效应会导致激光器输出功率不稳定。Y.Ke提出了一种基于Nd:YVO

发明内容

针对同一谐振腔内产生的双波长脉冲激光信号存在增益竞争和空间烧孔效应，从而导致该脉冲激光信号的功率稳定性差和时间时序抖动的不足。本发明提供一种基于双晶体的Y型腔可调谐同步脉冲双波长激光器。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于双晶体的Y型腔可调谐同步脉冲双波长激光器，其特征在于，包括Nd:YVO

所述第一泵浦模块包括第一电流脉冲发生器、第一连续泵浦源、第一光纤、第一准直器、第一非球面透镜及45°反射镜，所述第一电流脉冲发生器的输出端接入所述第一连续泵浦源的输入端，所述第一连续泵浦源输出的脉冲泵浦光依次经过所述第一光纤、所述第一准直器、第一非球面透镜、第一45°反射镜后会聚到所述Nd:YVO

所述第二泵浦模块包括第二电流脉冲发生器、第二连续泵浦源、第二光纤、第二准直器、第二非球面透镜，所述第二电流脉冲发生器的输出端接入所述第二连续泵浦源的输入端，所述第二连续泵浦源输出的脉冲泵浦光依次经过所述第二光纤、所述第二准直器、所述第二非球面透镜后会聚到所述Nd:GdVO

所述激光谐振腔包括第一输入镜、Nd:YVO

所述热沉温控模块均包括夹持器、底座、半导体制冷件、温控探头、前端控制器及PC控制端，所述夹持器夹持Nd:YVO

所述输出模块包括输出耦合镜和尾纤，所述输出耦合镜与所述输出镜相对平行安置，所述尾纤与所述输出耦合镜连接。

Nd:YVO

进一步的，所述前端控制器的温度调控范围为-10℃至100℃，所述前端控制器和所述热沉模块共同构成受控可调的温度控制系统。

进一步的，所述底座由两个铝合金材料制成的正四棱柱拼合组成，其中一个为实心，另一个内部有U型凹槽，用于实现热交换，两个正四棱柱的拼合中心处设置一方形槽，用于放置所述半导体制冷件。

进一步的，所述激光谐振腔呈“Y”型，所述Nd:GdVO

进一步的，所述晶体固定放置在所述底座上，所述布儒斯特偏振片放置在所述底座上，布儒斯特偏振片的放置角度可调。

进一步的，所述Nd:YVO

进一步的，所述布儒斯特偏振片靠近所述Nd:YVO

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明采用Y型腔体结构能克服增益竞争和空间烧孔效应的影响，使双波长激光器激光输出的功率稳定。

2、本发明通过调节电流脉冲信号发生器的周期可以实现双波长脉冲激光信号的稳定同步。

3、通过独立调节热沉模块控制Nd:GdVO

附图说明

图1是本发明中Nd:YVO

图2是本发明实施例中一种基于双晶体的Y型腔可调谐同步脉冲双波长激光器的组成结构图。

图3是本发明实施例中双波长脉冲激光器输出的激光信号示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

参照图2所示，一种基于双晶体的Y型腔可调谐同步脉冲双波长激光器，包括Nd:YVO

泵浦模块包括第一电流脉冲发生器1和第二电流脉冲发生器20、第一连续泵浦源2和第二连续泵浦源19、第一光纤3和第二18、第一准直器4和第二准直器17、第一非球面透镜5和第二非球面透镜16及45°反射镜6；第一泵浦源2依次经过第一光纤3、第一准直器4、第一非球面透镜5及45°反射镜6会聚到Nd:YVO

其中，第一电流脉冲发生器1和第二20为波形发生器，第一连续泵浦源2和第二连续泵浦源19为输出中心波长为808nm的激光二极管；第一光纤3和第二光纤18为多模光纤，其芯径为400μm；第一准直器4和第二准直器17为平凸透镜，焦距为30mm；反射镜6为45°平面反射镜；第一非球面透镜5和第二非球面透镜16的焦距为38mm。

激光谐振腔“Y”型，包括第一输入镜7和第二输入镜15、Nd:YVO

其中，由于Nd:YVO

热沉温控模块包括夹持器9和13、底座11、半导体制冷件12、温控探头21、前端控制器23及PC控制端25,夹持器9和13分别夹持晶体8和14；底座11安置于夹持器9和13的底部；半导体制冷件12安置于底座11的中部；温控探头21安置于底座11；前端控制器23与温控探头21电连接；PC控制端25与前端控制器23电连接。其中，温控探头21用于探测晶体的温度，前端控制器23的作用在于自动调节半导体制冷件12供电电流的方向及大小，PC控制端25的作用于在于设定温控温度以及查看温控探头所探测的晶体的实时温度。

夹持器9和13选用铝合金材料制成的金属夹持器，其构是由上下两块螺丝连接的正四棱柱拼合组成，其拼合中心处设置一3.2mm×3.2mm方形槽，用于放置铟箔包裹的晶体。

半导体制冷件12选用型号为TEC1-12703的半导体制冷片，其最大制冷功率为36W。

底座11由两个铝合金材料制成的正四棱柱拼合组成，其中一个为实心，另一个内部有U型凹槽，其设置一出水口、一进水口用于实现热交换，拼合中心设置一31mm×1.6mm方形槽，用于放置半导体制冷件12。底座的作用在于固定夹持器9和13、布儒斯特偏振片10、半导体制冷件12，以及完成热交换过程中提高温控的稳定性。

前端控制器23为型号TCB-NA半导体制冷片温度控制板，其是基于PID控制算法进而以实现-10℃至100℃的温度调控。

温控探头21是阻值为10KΩ的热敏电阻(NTC)，其B值为3950(B值是一个描述热敏电阻材料物理特性的参数，即热灵敏度指标，B值越大，热敏电阻的灵敏度越高)。

PC控制端25为安装有串口调试软件的电脑。PC控制端25与前端控制器23通过数据线24进行电连接，其数据线24为USB转RS-232串口线。

前端控制器23与温控探头21通过导线22电连接，导线22为双芯铜质导线。

输出模块包括输出耦合镜27、尾纤28，输出耦合镜27与输出镜26相对平行安置，尾纤28与输出耦合镜27连接。其中，输出耦合镜27用于提高双波长激光的耦合效率，提高输出功率。尾纤28为多模光纤，其芯径为400μm；输出耦合镜27为非球面透镜，其耦合效率可高达85％。

前端控制器23的温度调控范围为-10℃至100℃，前端控制器和热沉模块共同构成温度控制系统。

除此之外，本实施例所公开的同步脉冲双波长激光器还需要透镜支架、螺丝等辅助器件来稳定整个激光器装置以及保持光路中心高度的一致，然后通过调节输入镜、布儒斯特偏振片及反射镜的位置、角度等工作参数，使得脉冲双波长激光信号顺利输出。最终本实施例中的双波长激光器可实现中心波长1060nm左右，频差可调谐的同步脉冲双波长激光的输出，且当电流脉冲发生器周期设置为9μs，幅值为5V,连续泵浦输出功率为3.8W时，该双波长激光器的同步脉冲激光信号如图3所示。

本实施例中所提供的一种基于双晶体的Y型腔可调谐同步脉冲双波长激光器，其工作原理在于：先通过控制连续泵浦源将激光谐振腔内的反转粒子数控制在阈值之下，再通过电流脉冲发生器叠加脉冲抽运，使谐振腔内的反转粒子数瞬间超过阈值，引发Nd:YVO

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。