连续单频激光器

2021-03-24


连续单频激光器

连续输出的单频激光器有多种实现方式

(1)分布式反馈型半导体激光器(Distributed Feedback Diode laser, DFB laser)

通过在半导体激光器内置布拉格光栅实现单频激光输出。DFB激光器具有体积小、电光效率高等特点,线宽可优于百kHz,具有高边模抑制比,适合用于光纤传感以及雷达系统的种子源应用。

(2)短腔法单频激光

短腔法是通过压缩驻波激光器腔长以增加纵模间隔的方法,实现在激光增益介质的增益谱线之内只有一个纵模振荡,得到连续的单频激光输出。由于短腔法采用较短的增益介质和谐振腔腔长,因此这类激光器也常被称为“微片激光器”

(3)腔内插标准具法单频激光

腔内插标准具法是在谐振腔内插入一片或者多片F-P标准具,通过对标准具的透过率进行设计,以及改变标准具的角度实现波长的选择和线宽压窄,从而获得窄线宽单频激光输出,可以实现功率百mW、线宽优于百kHz的连续单频激光输出。

(4)环形腔法,单块非平面环形腔法(nonplanar ring oscillator,NPRO)

通过在环形腔内加入单向器改变环形腔不同偏振、不同运转方向激光的损耗使激光单向运转。由于激光谐振腔为行波腔,在增益介质中不存在空间烧孔效应,在模式竞争下可实现单频激光输出。

单块非平面环形腔(NPRO)激光器属于环形腔单频激光器的一种形式,这种紧凑结构的激光器可实现线宽在kHz量级、高频率稳定性、高功率连续单频激光输出。NPRO单频激光器因其优异的特性也被用作美国LIGO引力波探测干涉仪的种子光源。

图 1   单频Er:YAG 晶体 NPRO激光器[1]。H表示磁场方向

(5)扭转腔模法单频激光

扭转腔模法,是通过在增益介质两端各加上一个1/4波片,把增益介质处的光场转换为两束相向传播、旋向不同的圆偏振光,使两个不同方向传播的光波在增益介质中叠加形成振幅一定的线偏光,从而达到消除空间烧孔效应的目的,最终通过模式竞争实现单频激光输出。

(6)光纤单频激光器

单频光纤激光器根据选频原理可以分为分布布拉格反射型、分布反馈线性腔型和环形腔型。其中实现单频运转最常用的方法为分布布拉格反射法的线性腔光纤激光器。






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