技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種消除固體激光器空間燒孔效應(yīng)的裝置，具體的說(shuō)就是將固體激光器的增益介質(zhì)固定在壓電陶瓷上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷使得增益介質(zhì)在軸向產(chǎn)生位移，來(lái)消除激光器工作物質(zhì)的空間燒孔現(xiàn)象的裝置。

背景技術(shù)

對(duì)于常見(jiàn)的駐波腔激光器來(lái)說(shuō)，腔內(nèi)振蕩的縱模在空間上具有完全確定的駐波圖樣，光強(qiáng)沿腔軸并不是均勻分布的，因此隨著腔軸上各點(diǎn)的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的不同，增益也就不同。在某個(gè)縱模達(dá)到閾值并開(kāi)始振蕩后，隨著激發(fā)的增強(qiáng)，在駐波波腹處的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)因被該縱模大量消耗，其值變?yōu)樽钚。诓ü?jié)處則最大。因而增益沿腔軸呈周期性變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為空間燒孔效應(yīng)。由于增益空間燒孔效應(yīng)的存在，凡滿足駐波振蕩條件的各縱模就會(huì)利用空間不同部分的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)同時(shí)產(chǎn)生振蕩，這一現(xiàn)象稱(chēng)為縱模的空間競(jìng)爭(zhēng)。如果激活粒子的空間轉(zhuǎn)移很迅速，空間燒孔便無(wú)法形成。但是在固體工作物質(zhì)中，激活粒子被束縛在晶格上，借助粒子和晶格的能量交換形成激發(fā)態(tài)粒子是空間轉(zhuǎn)移，激發(fā)態(tài)粒子在空間轉(zhuǎn)移半個(gè)波長(zhǎng)所需的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激光形成所需的時(shí)間，所以空間燒孔不容易消除。

在未采取選頻措施時(shí)，駐波腔激光器通常為多縱模運(yùn)轉(zhuǎn)。多縱模運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)引起很多問(wèn)題，如使激光輸出頻帶加寬、激光時(shí)間和空間相干性變差、縱模競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致輸出功率不穩(wěn)等問(wèn)題。尤其是在腔內(nèi)插入非線性光學(xué)器件時(shí)，不同的縱模之間還會(huì)在極化物質(zhì)中相互耦合，產(chǎn)生隨機(jī)的和頻、差頻等現(xiàn)象，使輸出激光的質(zhì)量進(jìn)一步下降。所以消除空間燒孔效應(yīng)以盡量實(shí)現(xiàn)激光器的單縱模輸出是一個(gè)需要解決的問(wèn)題，目前已有的方法主要有以下幾種：

1、短程吸收法：其原理是使激光器增益介質(zhì)短，這樣粒子的空間轉(zhuǎn)移很迅速，就不會(huì)產(chǎn)生空間燒孔，也就不會(huì)形成多縱模振蕩。這種方法比較簡(jiǎn)單，但是只能消除部分空間燒孔，且難以得到較高的泵浦吸收效率。{激光與紅外}雜志2001年第4期、由鄭權(quán)，檀慧明，趙嶺所著“LD泵浦全固體單頻YVO4/KTP綠光激光器研究”的文章中所述的既是此列。

2、采用含光隔離器的環(huán)形行波腔，利用諧振腔內(nèi)的光隔離器使得腔內(nèi)光束僅沿單一方向行進(jìn)，從而形成行波場(chǎng)振蕩來(lái)消除空間燒孔。這種方法輸出穩(wěn)定性好，受外界影響小，但是大功率泵浦下會(huì)產(chǎn)生多橫模，且調(diào)節(jié)困難。華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文.2004.由武愕所著“半導(dǎo)體泵浦的全固化單縱模激光器”一文中述及的既是此列。

3、采用扭轉(zhuǎn)模腔：其原理是利用兩塊λ/4波片使諧振腔內(nèi)的激光在激光晶體中形成一個(gè)均勻能量分布的駐波場(chǎng)，即介質(zhì)中反轉(zhuǎn)粒子數(shù)在空間上均勻分布，便可以消除空間燒孔。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有消除空間燒孔效應(yīng)方法的不足，提供一種更方便有效、低成本的利用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)固體激光器增益物質(zhì)來(lái)消除空間燒孔效應(yīng)的裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是按以下方式實(shí)現(xiàn)的：

一種通過(guò)驅(qū)動(dòng)固體激光器增益介質(zhì)消除空間燒孔效應(yīng)的裝置，包括固體激光器、壓電陶瓷和驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于壓電陶瓷為長(zhǎng)條形，被固定在固體激光器增益介質(zhì)下面的底座上，壓電陶瓷的軸向和增益介質(zhì)的軸向方向一致；驅(qū)動(dòng)電路為產(chǎn)生三角波信號(hào)的電路，其信號(hào)輸出端通過(guò)導(dǎo)線和壓電陶瓷連接，由于壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)，壓電陶瓷在軸向伸縮致使固體激光器的激光增益介質(zhì)沿軸向產(chǎn)生λ/4位移，使固體激光器的增益介質(zhì)得到有效的利用，從而消除固體激光器的空間燒孔效應(yīng)。

所述的驅(qū)動(dòng)電路是頻率和輸出電壓可調(diào)的電壓驅(qū)動(dòng)電源，其頻率為10Hz-30KHz，輸出電壓為0V-+4V。

一種利用上述裝置消除固體激光器空間燒孔效應(yīng)的方法，步驟如下：

1、打開(kāi)固體激光器的電源，使其正常工作；將激光功率測(cè)量裝置放置在固體激光器的輸出端以備測(cè)量功率之用；

2、將驅(qū)動(dòng)電路的輸出端通過(guò)導(dǎo)線和壓電陶瓷連接好，打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電路的電源，使驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生穩(wěn)定的三角波信號(hào)；

3、調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路的頻率，同時(shí)由激光功率測(cè)量裝置觀察有無(wú)輸出功率的變化，如無(wú)功率的變化時(shí)，緩慢增加驅(qū)動(dòng)電路的電壓值，再調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路的頻率，當(dāng)激光功率測(cè)量裝置觀察到有輸出功率的變化時(shí)，反復(fù)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路的頻率，使固體激光器的輸出功率最大時(shí)，此時(shí)即為消除固體激光器的空間燒孔效應(yīng)后所得的測(cè)量值。

本實(shí)用新型消除空間燒孔效應(yīng)的工作原理如下：