环形激光器 Ring lasers

2022-10-27 13:54:10 浏览:380

定义

带环形谐振器的激光器。

图1:环形激光谐振器,其中使用光隔离器强制单向操作。

环形激光器是以环形谐振器作为其激光谐振器的激光器。与驻波(或线性)激光谐振器相比,这种环形谐振器没有任何端镜,以法向入射命中,并且它允许腔内光的两个不同传播方向。

单向激光操作

在许多情况下,单向操作(光仅在两个可能的方向之一上传播)是通过在谐振器中引入元件来强制执行的,这会导致传播方向的不同损耗(图1);这可以是,例如,法拉第旋转器与偏振元件(例如激光晶体的布鲁斯特表面)相结合。

图2:来自相干公司的威尔第绿色激光照片。使用单向环形激光谐振器,可实现低噪声单频操作。该图像由相干公司友好提供。

请注意,通常只需要微小的往返传播损耗即可获得稳定的单向操作。这是因为在连续波操作中,激光导致增益饱和,使得往返增益变为零;由于损耗差异,在相反方向传播的光具有略微负的往返增益,这意味着它永远不会获得任何实质性的光功率。

如果实现单向操作,则激光增益介质中没有驻波干涉图案(近反射点除外),因此不会燃烧空间孔。因此,很容易实现单频操作。特别是对于固态体激光器,单向环形激光器设计可以被视为获得稳定单频发射的标准方法。

环形激光器的典型类型

非平面环形振荡器

图3:设置单片环形激光器(NPRO或MISER)。有关更多详细信息,请参阅有关非平面环形振荡器的文章。

一种流行的固态环形激光器是非平面环形振荡器,也称为 NPRO 或 MISER。这是一种单片激光器设计(图 3),其中整个激光谐振器仅由镀膜激光晶体组成。虽然这种晶体的制造比普通激光晶体复杂一些,但对准相当容易,并且这种激光器非常稳定和坚固。

光纤环形激光器

还有具有环形谐振器配置的光纤激光器。光纤环形激光器比单频激光器更常见的是锁模激光器。一种常用的配置是八字形激光器[4],包含一个非线性环形镜作为有效的可饱和吸收体。然后,环形几何形状不是为了避免空间空穴燃烧,而是遵循脉冲整形所需的人工饱和吸收器(非线性环镜)的原理。

还有其他光纤环形激光器,例如用于需要双向操作的光学陀螺仪。在激光谐振器外部,可以检测到对应于不同传播方向的光束的节拍音符,并且拍频揭示了激光旋转的角度频率(Sagnac效应)。为了避免反向传播波的相干锁定,通常需要特别小心。特别是,有必要避免非常微弱的寄生反射(例如在不完美的激光反射镜上),这些反射会耦合反向传播模式。

参考文献

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[12] R. Paschotta, case study on a ring resonator

激光器

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