注射播种 Injection seeding

2022-11-16 14:54:58 浏览:158

定义

通过将光注入谐振器来强制激光或光学参量振荡器的窄带操作的技术。

注入晶种是一种主要应用于脉冲激光器和光学参量振荡器的技术,通常主要目标是实现更窄的光带宽(线宽)的发射。 从本质上讲,这意味着来自种子激光器(通常是连续波操作中的单频激光器)的光在脉冲积聚周期开始时被注入调Q从激光器或纳秒光参量振荡器。 如果没有这种种子光,从属激光器或OPO通常会在具有相当幅度的光学增益的多个谐振器模式下发射,并且几种模式下的功率分布可能会在脉冲之间波动。 如果种子光的光频率足够接近从器件的某个特定谐振器模式的谐振频率,则该模式可以以比所有竞争模式高得多的功率开始振荡,因此可以在输出脉冲中占据主导地位。 这样,与非种子(自由运行)发射相比,发射带宽大大降低,并且由于避免了模式跳动,时间脉冲曲线可以更平滑。

注射播种的另一个效果是显著缩短了脉冲积聚时间。 这在具有纳秒泵浦源的OPO中特别有用,其中泵浦功率无法在脉冲建立阶段转换:较短的建立时间会增加输出脉冲能量和转换效率。 对于调Q激光器,减少的建立时间通常不会影响功率效率,但通过谐振器频率的适当稳定(见下文),时序抖动可能会降低。

注入晶种不需要种子激光器频率和从属激光器的共振的精确匹配。 将一些实质性的光功率注入到其中一个谐振器模式中就足够了,并且为此目的,一些适度的频率不匹配(从属激光谐振器自由光谱范围的一部分)是可以接受的。 然后,产生的脉冲的频率可能偏离注入的频率;这与注入锁定方法相反,在注入锁定方法中,发射频率正好等于注入频率。 频率锁定可能发生在注入晶种激光器中,但该方法也可以在窄锁定带之外工作。

可以使用不同的方法将从激光频率(近似)稳定到种子频率。 例如,可以使用抖动技术生成误差信号,也可用于连续波激光器的稳定。 或者,可以自动调整从激光器的频率(例如,通过移动谐振镜),从而最大限度地减少建立时间。 也可以扫描某些频率范围,并在检测到共振后立即触发Q开关(斜坡射击技术)。

自注射播种

传统注射晶种方法的一个明显缺点是需要额外的种子激光器(主激光器)。 自注射播种是一种改进的方法,其中消除了种子激光。 然后从种子激光器本身产生种子光,或者至少使用相同的增益介质。

例如,已经演示了一种双腔布置,其中包含一个作为光开关的Pockels单元[3]。 在初始阶段,在将泵浦脉冲注入增益介质后,激光谐振器包含频率选择元件,这些元件会引入一些损耗,并且不能容忍高功率水平,但允许以窄线宽积聚光。 一旦达到一定的功率水平,Pockels单元就会切换,这会重新配置激光谐振器,使光不再通过敏感的频率选择元件。 尽管激光谐振器在这种状态下的频率选择性要小得多,但在前一阶段产生的光充当种子,因此在随后的进一步放大过程中线宽保持狭窄。

该技术的一种变体是在同一谐振器中使用预置,当谐振器损耗保持在相对较高的水平时。 虽然谐振器在预解阶段没有特别的频率选择性,但线宽可能会大幅减小。

参考文献

[1] J. E. Bjorkholm and H. G. Danielmeyer, “Frequency control of a pulsed optical parametric oscillator by radiation injection”, Appl. Phys. Lett. 15, 171 (1969), doi:10.1063/1.1652954
[2] U. Ganiel et al., “Analysis of injection locking in pulsed dye laser systems”, IEEE J. Quantum Electron. 12 (11), 704 (1976), doi:10.1109/JQE.1976.1069060
[3] N. P. Barnes et al., “A self injection locked, Q-switched, line-narrowed Ti:Al2O3 laser”, IEEE J. Quantum Electron. 24 (6), 1021 (1988), doi:10.1109/3.224
[4] S. Basu and R. L. Byer, “Short pulse injection seeding of Q-switched Nd:glass laser oscillators – theory and experiment”, IEEE J. Quantum Electron. 26 (1), 149 (1990), doi:10.1109/3.44928
[5] N. P. Barnes and J. C. Barnes, “Injection seeding I: Theory”, IEEE J. Quantum Electron. 29 (10), 2670 (1993), doi:10.1109/3.250390
[6] J. C. Barnes et al., “Injection seeding II: Ti:Al2O3 experiments”, IEEE J. Quantum Electron. 29 (10), 2684 (1993), doi:10.1109/3.250391
[7] D.-K. Ko et al., “Self-seeding in a dual-cavity type pulsed Ti:sapphire laser oscillator”, Opt. Lett. 20 (7), 710 (1995), doi:10.1364/OL.20.000710
[8] A. Fix et al., “Tunable beta-barium borate optical parametric oscillator: operating characteristics with and without injection seeding”, J. Opt. Soc. Am. B 10 (9), 1744 (1993), doi:10.1364/JOSAB.10.001744
[9] A. J. McGrath et al., “Injection-seeded, single-frequency, Q-switched erbium:glass laser for remote sensing”, Appl. Opt. 37 (24), 5706 (1998), doi:10.1364/AO.37.005706

激光物理

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