双折射调谐器

2021-04-27 15:20:33 浏览:584

定义

利用双折射和偏振旋转效应调谐激光器波长的器件。

双折射调谐器是一种光学滤波器,用在激光器谐振腔中来调谐输出波长,并且可使光学带宽(线宽)变窄。调谐器有很多不同的设计(如下所述),都利用了光学非各向同性晶体片的双折射效应。激光器通常包含这样的一个滤波器,如果其滤波曲线足够尖锐,激光器可以工作在具有最小损耗的波长处。采用测微螺丝改变双折射滤波器的倾斜角可以使最小损耗对应的波长发生平移。

双折射调谐器通常用在电声激光器中,例如钛蓝宝石激光器,染料激光器,有时也用在光学参量振荡器中。双折射调谐器可以使输出波长在几百纳米范围内调谐,并且引入到激光器谐振腔中的损耗很小。

双折射调谐器的类型

最简单的一种双折射调谐器具有一个双折射晶体片(例如,石英晶体),腔内的激光光束在晶体中传播,晶体摆放的角度接近于其布儒斯特角度,这样p偏振光的反射损耗最小。双折射引起偏振和透射损耗随波长变化,这主要来自于对s偏振光在表面或附加偏振片处发生的菲涅尔反射。引起的损耗随波长近乎正弦变化,因此最小损耗在光谱中的位置,即激光器工作波长就可以通过绕垂直表面的轴向旋转晶体片来调谐。

若采用一片厚的双折射晶体片,原理上可以得到更加尖锐的滤波器响应曲线。但是,这样会使透射最小值接近波长,因此激光器不能工作在最小损耗处。这一问题可通过采用多个不同厚度的双折射片来解决[1]。典型的空气隙滤波器包含2-4片晶体。

在不同晶体片之间插入偏振器会引入不需要的光学损耗。如果额外控制晶体片的厚度值,就得到Lyot滤波器。但是,菲涅尔反射引起的损耗以及激光器晶体中与波长相关的光学增益也符合要求,因此不需要再采用额外的偏振器。

参考文献

[1] A. L. Bloom, “Modes of a laser resonator containing tilted birefringent plates”, J. Opt. Soc. Am. 64 (4), 447 (1974)
[2] D. R. Preuss and J. L. Gole, “Three-stage birefringent filter tuning smoothly over the visible region: theoretical treatment and experimental design”,Appl. Opt. 19 (5), 702 (1980)
[3] S. Zhu, “Birefringent filter with tilted optic axis for tuning dye lasers: theory and design”, Appl. Opt. 29 (3), 410 (1990)

参阅:双折射、Lyot滤波器、光学滤波器、波长调谐、激光器

光学器件

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