基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器，涉及激光器领域，解决了现有激光器存在的激光转化效率低的问题。该激光器包括：两个全反镜、1/4波片、激光增益介质、偏振片、输出镜和泵浦源。本发明专利技术利用光偏振特性，实现激光器谐振腔往返时间内振荡光四次通过激光增益介质，此时4gl＞L-lnR，g为激光增益介质增益，l为激光增益介质长度，L为激光器固有损耗，R为输出镜反射率，激光实现振荡输出；当激光器谐振腔损耗不变时，激光增益只需要原来激光增益的一半，激光器谐振腔泵浦阈值降低为原来的一半，在降低激光器谐振腔泵浦阈值的同时提高了激光转化效率，激光器谐振腔泵浦阈值降幅最低达到50％，更容易实现激光输出，从而极大地改善低功率泵浦激光转化效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光器
，具体涉及一种基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器。
技术介绍
激光器实现输出的两个关键因素是实现粒子数反转和激光器谐振腔，其中激光器谐振腔用来实现正反馈。激光器谐振腔的形式分为驻波腔和环形腔，驻波腔由高反镜和输出镜组成，而环行腔由多个全反镜和输出镜组成。这两种谐振腔在往返时间内，振荡光双次经过激光增益介质，单次经过输出镜。当激光增益大于谐振腔损耗时，激光实现振荡输出，即2gl＞L-lnR，式中g为激光增益介质的增益，l为激光增益介质的长度，L为激光器固有损耗，R为输出镜的反射率。随着激光器应用领域不断推广，低阈值、高转换效率成为固体激光器发展的一个重要方向。为实现这一目标，目前主要通过从泵浦源、激光增益介质选择方面来实现，从以前的闪光灯泵浦到现在的半导体泵浦以及优良激光晶体材料的选择。虽然通过这些途径能够降低激光器谐振腔泵浦阈值来提高泵浦激光转化效率，但是激光器泵浦激光转化效率的发展严重受泵浦源发展水平、激光晶体材料开发的制约。因此，如何改善低功率泵浦激光转化效率成为激光器发展的关键。
技术实现思路
为了解决现有激光器存在的激光转化效率低的问题，本专利技术提供一种基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器，包括：全反镜一、1/4波片、激光增益介质、偏振片、全反镜二、输出镜和泵浦源，所述全反镜一、1/4波片、激光增益介质、偏振片和输出镜组成激光器谐振腔；所述泵浦源发出的泵浦光照射至激光增益介质，当激光增益介质的增益达到激光器谐振腔泵浦阈值时，谐振腔内激光开始振荡，由于谐振腔内偏振片的作用，通过偏振片靠近输出镜端的偏振方向为水平P偏振，水平P偏振光依次经偏振片高透、激光增益介质放大、1/4波片作用后变成圆偏振光，依次经全反镜一反射、1/4波片作用后变成垂直S偏振光，依次经激光增益介质放大、偏振片高反射作用后入射至激光器谐振腔外的全反镜二，经全反镜二反射回激光器谐振腔内，垂直S偏振光经偏振片高反射作用后入射至激光增益介质、1/4波片、全反镜一组成的支路中；垂直S偏振光依次经激光增益介质放大、1/4波片作用后变成圆偏振光，依次经全反镜一反射、1/4波片作用后变成水平P偏振光，依次经激光增益介质放大、偏振片高透过作用后入射至输出镜，经输出镜反射再次进入偏振片，按照上述过程完成一次完整振荡，最终通过输出镜输出激光。进一步的，在一次完整的振荡时间内，振荡光在偏振片与输出镜之间往返两次，在偏振片、激光增益介质、1/4波片和全反镜一之间往返四次，此时4gl＞L-lnR，式中：g为激光增益介质的增益，l为激光增益介质的长度，L为激光器固有损耗，R为输出镜的反射率，激光实现振荡输出；当激光器谐振腔损耗不变时，此时激光增益只需要原来激光增益的一半，激光器谐振腔泵浦阈值降低为原来的一半，达到改善低功率泵浦激光转化效率的目的。进一步的，所述全反镜一和全反镜二表面均镀有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。进一步的，将1/4波片替换为45度法拉第旋转器，所述1/4波片和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。进一步的，所述激光增益介质采用各向同性晶体，具体采用Nd:YAG晶体。进一步的，所述偏振片的作用是对水平P偏振光高透、对垂直S偏振光高反，采用格兰棱镜、布儒斯特片和PBS偏振分光棱镜。进一步的，所述输出镜表面镀有1064nm部分反射膜。进一步的，所述泵浦源采用闪光灯或半导体侧面泵浦。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用光偏振特性，实现激光器谐振腔往返时间内振荡光四次通过激光增益介质，与普通谐振腔两次经过激光介质相比，泵浦阈值降幅最低达到50％，更容易实现激光输出，从而极大地改善低功率泵浦激光转化效率。本专利技术的激光器结构简单，容易实现，与通过泵浦源、开发新激光晶体提高效率相比，具有成本低，效果好的特点，是未来极具推广价值的一种高激光转化效率激光器。附图说明图1为现有技术的原理示意图。图2为本专利技术的基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器的结构示意图。图中：1、全反镜一，2、1/4波片，3、激光增益介质，4、偏振片，5、全反镜二，6、输出镜，7、泵浦源。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图2所示，本专利技术的基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器，主要包括：全反镜一1、1/4波片2、激光增益介质3、偏振片4、全反镜二5、输出镜6和泵浦源7。全反镜一1、1/4波片2、激光增益介质3、偏振片4和输出镜6依次排列，通过偏振片4的作用形成一条支路，全反镜二5位于此支路中。全反镜一1、1/4波片2、激光增益介质3、偏振片4和输出镜6组成激光器谐振腔。泵浦源7发出的泵浦光照射至激光增益介质3，当激光增益介质3的增益达到激光器谐振腔泵浦阈值时，谐振腔内激光开始振荡，由于偏振片4对水平P偏振光具有高透过作用、对垂直S偏振光具有高反射作用，使靠近输出镜6附近的偏振为水平P偏振(平行于参考平面)，水平P偏振光依次经过偏振片4高透、激光增益介质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一1反射、1/4波片2作用后变成垂直S偏振光(垂直于参考平面)，垂直S偏振光依次经过激光增益介质3放大、偏振片4高反射作用后入射至激光器谐振腔外的全反镜二5，垂直S偏振光经全反镜二5反射回激光器谐振腔内，由于偏振片4对水平P偏振光具有高透过作用、对垂直S偏振光具有高反射作用，因此，垂直S偏振光经过偏振片4高反射作用后入射至由激光增益介质3、1/4波片2、全反镜一1组成的支路中。垂直S偏振光依次经过激光增益介质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一1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3放大、偏振片4高透过作用后入射至由偏振片4与输出镜6组成的支路中，水平P偏振光经过输出镜6反射再次进入偏振片4，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输出激光。激光器谐振腔内插入偏振片4，使只有水平P偏振光振荡，1/4波片2的作用是将水平P偏振光经过全反镜一1反射回来后转换为垂直S偏振光，即实现将本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器，其特征在于，包括：全反镜一(1)、1/4波片(2)、激光增益介质(3)、偏振片(4)、全反镜二(5)、输出镜(6)和泵浦源(7)，所述全反镜一(1)、1/4波片(2)、激光增益介质(3)、偏振片(4)和输出镜(6)组成激光器谐振腔；所述泵浦源(7)发出的泵浦光照射至激光增益介质(3)，当激光增益介质(3)的增益达到激光器谐振腔泵浦阈值时，谐振腔内激光开始振荡，由于谐振腔内偏振片(4)的作用，通过偏振片(4)靠近输出镜(6)端的偏振方向为水平P偏振，水平P偏振光依次经偏振片(4)高透、激光增益介质(3)放大、1/4波片(2)作用后变成圆偏振光，依次经全反镜一(1)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(3)放大、偏振片(4)高反射作用后入射至激光器谐振腔外的全反镜二(5)，经全反镜二(5)反射回激光器谐振腔内，垂直S偏振光经偏振片(4)高反射作用后入射至激光增益介质(3)、1/4波片(2)、全反镜一(1)组成的支路中；垂直S偏振光依次经激光增益介质(3)放大、1/4波片(2)作用后变成圆偏振光，依次经全反镜一(1)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(3)放大、偏振片(4)高透过作用后入射至输出镜(6)，经输出镜(6)反射再次进入偏振片(4)，按照上述过程完成一次完整振荡，最终通过输出镜(6)输出激光。...
【技术特征摘要】
1.基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器，其特征在于，包括：全
反镜一(1)、1/4波片(2)、激光增益介质(3)、偏振片(4)、全反镜二(5)、
输出镜(6)和泵浦源(7)，所述全反镜一(1)、1/4波片(2)、激光增益介质
(3)、偏振片(4)和输出镜(6)组成激光器谐振腔；
所述泵浦源(7)发出的泵浦光照射至激光增益介质(3)，当激光增益介质
(3)的增益达到激光器谐振腔泵浦阈值时，谐振腔内激光开始振荡，由于谐振
腔内偏振片(4)的作用，通过偏振片(4)靠近输出镜(6)端的偏振方向为水
平P偏振，水平P偏振光依次经偏振片(4)高透、激光增益介质(3)放大、
1/4波片(2)作用后变成圆偏振光，依次经全反镜一(1)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(3)放大、偏振片(4)高反
射作用后入射至激光器谐振腔外的全反镜二(5)，经全反镜二(5)反射回激光
器谐振腔内，垂直S偏振光经偏振片(4)高反射作用后入射至激光增益介质(3)、
1/4波片(2)、全反镜一(1)组成的支路中；
垂直S偏振光依次经激光增益介质(3)放大、1/4波片(2)作用后变成圆
偏振光，依次经全反镜一(1)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(3)放大、偏振片(4)高透过作用后入射至输出镜(6)，
经输出镜(6)反射再次进入偏振片(4)，按照上述过程完成一次完整振荡，
最终通过输出镜(6)输出激光。
2.根据权利要求1所述的基于光偏振扭转提高弱泵浦激光效率的激光器，
其特征在于，在一次完整的振荡时间内，振荡光在偏振片(4)与输出镜(6)
之间往返两次...
【专利技术属性】
技术研发人员：王超，金光勇，陈薪羽，于永吉，吴春婷，董渊，李述涛，王宇恒，李洋，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。