非平面环形振荡器 Nonplanar ring oscillator

2022-11-07 13:59:45 浏览:435

定义

一种基于非平面环形谐振器的单片单频激光器。

非平面环形振荡器是一种具有特殊单片设计的激光振荡器,非常稳定、紧凑和坚固。 NPRO激光器的谐振器(图1)由单个激光晶体(通常由Nd:YAG制成)组成,激光在其中循环。 在其中一个内表面(正面,可以具有略微凸起的形状)上,有一个部分反射的介电镜涂层,该涂层对泵浦光具有高度透射性(图1中的蓝色光束),并用作谐振器的输出耦合镜。 在所有其他内表面上,发生全内反射。

图1:设置非平面环形振荡器激光器(NPRO 或 MISER)。 晶体的正面具有介电涂层,用作输出耦合器和部分极化元件,便于单向振荡。 蓝色箭头表示泵浦光束,通常由半导体激光管产生。

这种激光器最初被称为MISERs=单片隔离单模端泵浦环,但后来术语NPRO=非平面环振荡器变得更加普遍。

大多数NPRO由Nd:YAG制成。 但是,可以使用其他材料,例如Yb:YAG。 在这种情况下,可以使用复合激光晶体来消除未泵浦区域的重吸收损失,该晶体由Yb:YAG和相互粘合的未掺杂的YAG碎片组成。

NPRO 通常用高亮度半导体激光管泵浦。 这样,它可以达到数百毫瓦甚至几瓦的输出功率。 NPRO通常用作高功率单频MOPA器件的主激光器。

非平面谐振器的重要性

一个重要的细节是NPRO的环形谐振器是非平面的,即光束路径不在单个平面上。 这会导致每次往返时偏振方向略有旋转。 如果将小磁铁连接到激光晶体上,其磁场可以通过法拉第效应引起额外的偏振旋转。 对于两个振荡方向之一,两个偏振旋转部分抵消,导致当光束撞击晶体的输出耦合器面时,光损耗较低(因为镀膜具有轻微的偏振依赖反射率)。 另一个振荡方向导致更高的损耗,因此被牢固地抑制。 通过这种方式,人们很容易获得单向操作,从而避免任何驻波模式(除了非常靠近反射点),这会导致空间空洞燃烧。 因此,使用非平面环形振荡器可以轻松获得稳定的单频操作。

光谱特性和激光噪声

鉴于往返长度很短(通常在几厘米到10厘米之间),NPRO腔具有相对较大的自由频谱范围,允许在几千兆赫兹上进行连续(无模式希望)频率调谐。 调谐可以通过压在晶体上的压电换能器、使用帕尔贴元件改变晶体温度或调节泵浦功率来实现。 也有包含用于调谐的电光晶体的非平面环形激光器。

由于稳定的机械设置、激光谐振器的低光损耗和作为泵浦源的半导体激光管的低噪声,NPRO 的激光噪声可以非常小。 典型的线宽在几千赫兹的范围内。

参考文献

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激光器

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