脉冲碰撞双锁模激光器制造技术

本发明专利技术为脉冲碰撞双锁模激光器．属于受激发射器件领域．该项发明专利技术是将脉冲碰撞锁模技术与腔内同步泵浦技术相结合的一种同时可在两个波长锁模运转的激光系统．与氩离子锁模激光同步泵浦染料激光系统相比，具有结构简单，稳定性高、脉冲宽度窄、转换效率高以及成本低廉等特点．该发明专利技术可用于激光光谱学、非线性光学、微微秒光电子学和光导纤维的研究．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于受激发射器件领域。1974年美国科学家詹(C.K.CHAN)等人发表了氩离子激光同步泵染料激光系统(a)。在该系统中，首先利用声光调制器将氩离子激光锁模，然后用氩离子激光的锁模脉冲序列同步泵染料激光器，实现染料激光器的锁模运转。1981年，美国贝尔实验室的福克(R.L.FORK)等人(b)发表了脉冲碰撞锁模(COOLIDING PULSE MODE-LOCKING，简称CPM)激光器，在该激光器中，利用相反方向传播的光脉冲在可饱和吸收体处相干叠加的效应，对染料激光器进行锁模。1983年，库克(D.KüHLKE)等人(c)发表了直腔氩离子激光脉冲碰撞锁模激光器，在氩离子激光器中实现了CPM运转目前国内外普遍采用的氩激光同步泵染料激光系统，存在两个缺点一是氩离子激光器首先用声光调制器锁模，使得该激光器结构复杂，且存在腔长和声光调制频率的失配问题;二是氩离子激光器和被其泵浦的染料激光器分别为独立的两个谐振腔，存在两个腔长的失配问题，因此对调整和环境条件要求较严格，经常造成输出脉宽和功率的不稳定性。福克等人发表的CPM染料激光器，由于氩离子激光器为连续运转激光器，用其泵染料激光器的效率很低。库克等人发表的直腔CPM氩离子激光器，由于其脉冲强度不对称，未能实现染料的锁模运转。本专利技术的目的在于克服上述三种激光器的各自的缺点，并首次实现了氩离子和染料在同一腔中的CPM运转。本专利技术的激光系统谐振腔系由四个曲面镜组成。氩离子放电管置于两个大曲率半径的反射镜之间，染料喷流置于两个小曲半径反射镜的焦点处。染料若井明6G溶于介质乙二醇中，既作为氩离子激光锁模的可饱和吸收介质，又是染料激光器的增益介质，其浓度在10-4～10-2克分子浓度(M/L)。沿相反方向传播的氩离子激光脉冲和染料激光脉冲各自在染料喷流处相撞。由于两个脉冲的相干性和同步性，在两个脉冲叠加的区域内形成光场强度的空间周期分布。由于染料分子对光场的吸收，造成了粒子数分布的空间周期分布，称为瞬态粒子数分布“光栅”。该“光栅”的形成过程，即染料的漂白过程造成了对氩离子激光的被动锁模。已经被漂白的染料，其处于上能级的分子相对于另一下能级(与吸收氩离子激光的下能级不同)形成粒子数反转，因此造成与该对能级相对应的受激辐射，形成染料激光。由于该染料作为氩离子激光的被动锁模介质和染料激光的增益介质，同时共用同一上能级，因此染料激光和氩离子激光之间存在着很强的耦合效应，该效应使得氩激光和染料激光的脉冲宽度都得到进一步地压缩。由于本专利技术可产生几个微微秒(10-12秒)到亚微微秒(10-13秒)的激光脉冲，因此可用于对原子分子的快速驰豫过程的研究，该项研究还可用于化学能量转移过程、生物中信息传递过程、植物中光合作用的研究。另外，该专利技术还可为近几年发展起来的微微秒光电子学及高比特光导纤维通讯的研究提供一新的手段。本专利技术与国内外目前通用的锁模氩离子激光器同步泵浦染料激光系统相比，省掉了声光调制器及其高频驱动电源，将原来的由五面反射镜构成的两个独立的谐振腔简化为四面反射镜构成的一个谐振腔，因此该专利技术的运转稳定性更优越，成本可降低三分之一。由于本专利技术采用了腔内泵浦方式，没被染料吸收的那部分光仍然留在腔内，没有损失掉，因此转换效率可提高30%以上。由于本专利技术采用了CPM技术，脉冲宽度变窄，峰值功率提高，因此在上述几个领域的研究中有着广泛的应用前景和明显的经济效益和社会效益。该专利技术的激光系统结构原理见图1.(1)和(2)为大曲率半径反射镜，其曲率半径R1＝R2＞3米。(3)和(4)为小曲半径反射镜，其曲率半径R3＝R4＜10厘米。反射镜(1)(3)(4)在510～620毫微米谱带内的反射率大于99.5%，反射镜(2)对于580～620毫微米谱带内的反射率大于95%，而对于514.5毫微米其反射率大于99%。激光束在镜(1)(2)(3)(4)处的夹角θ1，θ2，θ3，θ4分别相等，并小于30°。各反射镜间的距离分别为l1，l2，l3，和l4，并且l2＝l4，l3＝R3＝R4。(5)为氩离子放电管。(6)为氩离子放电管电源。(7)为染料若丹明6G的喷流，其厚度为100μm，呈布儒斯特角放置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲碰撞双锁模激光器，其特征是在一个对称环形腔中同时实现两种波长的激光脉冲碰撞双锁模的激光器。所说的对称环形腔是由四块凹面反射镜组成，其曲率半径为Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒｌ＝Ｒ２＞　３米，Ｒ３＝Ｒ４＜１０厘米。各反射镜处的光束夹角为　θ１，θ２，θ３，θ４，θ１＝θ２＝θ３＝θ４＜３０℃。各反射镜间的距离为Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ２＝Ｌ４，Ｌ１＞ｌ．５米。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲碰撞锁模激光器的锁模方法，其特征是在一个环形腔中同时实现两种波长的脉冲碰撞双锁模。2.按照权利要求1所说的方法，其特征在于气体激光介质和染料激光介质的结合。3.按照权利要求2所说的方法，其特征是氩离子气体激光介质和染料激光介质的结合。4.按照权利要求3，其特征在于染料为若丹明6G。5.一种锁模激光器，它具有环形腔结构，该腔由反射镜(1)(2)(3)(4)组成，其曲率半径分别为R1，R2，R3，R4。各反射镜间的距离分别为l1，l2，l3，l4。激光在各个反射镜处的夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清月，邢荣，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]