本發(fā)明涉及調Q激光器技術領域，特別涉及一種自穩(wěn)定被動調Q激光器。

背景技術：

為了滿足工業(yè)生產、激光醫(yī)療、軍事應用及基礎科學研究等領域對窄脈寬、高峰值功率脈沖激光的需求，調Q技術應運而生。其通過控制諧振腔的損耗因子(或Q值)按照一定規(guī)律變化，在泵浦激勵的開始階段，使諧振腔具有高損耗(低Q值)，令激光器具有高閾值而無法產生激光振蕩，注入的能量逐漸積累至較高水平。而后在恰當的時刻，使腔的損耗因子突然降低(高Q值)，閾值隨之降低至較低水平，此時積累的能量將在極短時間內轉變?yōu)榧す饽芰浚纬梢粋€窄脈寬、高峰值功率激光脈沖輸出。

調Q方法通常分為主動調Q和被動調Q，被動調Q是在腔內設置可飽和吸收體，利用其飽和吸收效應周期性控制諧振腔損耗來獲得脈沖輸出。當泵浦過程開始時，可飽和吸收體吸收系數大，諧振腔損耗較大，激光器無法建立振蕩。隨著增益介質中能量的積累，自發(fā)輻射逐漸增強，到一定程度時，可飽和吸收體的吸收系數將顯著下降，使激光器中增益大于損耗，開始由自發(fā)輻射中建立起激光振蕩。隨著振蕩帶來的光強增加，可飽和吸收體的吸收系數將進一步明顯下降，反過來促使激光光強更迅猛的增加，于是產生了激光不斷加強的雪崩過程，形成激光脈沖輸出。此種方式具有結構簡單、體積小、脈寬更窄的特點，并且其不需要高壓驅動源，成本低，可靠性以及系統(tǒng)兼容性較高，可廣泛應用于高精度三維成像、環(huán)境探測、微細加工等領域。

然而，對于普通的被動調Q激光器而言，由于其脈沖依靠可飽和吸收體損耗的變化產生，與自身強度相關聯(lián)，并從自發(fā)輻射中建立，故增益介質自發(fā)輻射噪聲與泵浦光強度波動易對此過程造成影響，進而使激光器輸出脈沖的間隔時間及脈沖能量極易抖動，限制了激光器性能的提高，不利于實際應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種依靠自身的脈沖調控來提高輸出穩(wěn)定性的被動調Q激光器，解決了傳統(tǒng)被動調Q激光器穩(wěn)定性易受增益介質自發(fā)輻射噪聲與泵浦光強度波動影響的問題。

本發(fā)明的技術方案：一種自穩(wěn)定被動調Q激光器，包括激光泵浦源、增益介質、可飽和吸收體、輸出腔鏡、分光鏡、衰減器、光纖延遲器以及全反射鏡；

增益介質、可飽和吸收體及輸出腔鏡從左到右依次共光軸放置構成諧振腔，吸收激光泵浦源輸出的能量，產生并輸出被動調Q脈沖激光；

分光鏡表面鍍制對應諧振腔輸出激光波長的部分透過率膜層，分光鏡將諧振腔輸出激光的一部分透射，并作為調Q激光器的輸出端輸出，將另一部分截取并反射向激光脈沖反饋器，所述的激光脈沖反饋器由衰減器、光纖延遲器以及全反射鏡從左到右依次共光軸放置構成；同時可將經脈沖反饋器反饋處理后輸出的激光的一部分截取并反射回諧振腔；

激光脈沖反饋器將分光鏡截取并反射來的諧振腔輸出的激光脈沖延遲一段時間并進行能量衰減后，再經由分光鏡反饋回諧振腔，在諧振腔的下一個輸出脈沖由自發(fā)輻射形成前重新進入諧振腔，以取代自發(fā)輻射，在自身的基礎上建立新的激光振蕩，形成新的下一個被動調Q脈沖并輸出腔外。

所述激光泵浦源為半導體激光二極管。

所述增益介質為固體增益介質，將能量儲存于其中，用于產生與放大腔內振蕩激光；增益介質靠近泵浦源的一側鍍有針對泵浦光的高增透膜層以及針對振蕩激光的高反射膜層，形成諧振腔反射鏡。

所述可飽和吸收體為固體介質或液體介質，用于在諧振腔內產生被動調Q激光脈沖輸出。

輸出腔鏡為凹面鏡或平面鏡，面向增益介質的一面鍍制針對振蕩激光的部分透過膜層以及針對泵浦光的高透射膜層，用于耦合輸出腔內激光，并過濾未被增益介質吸收的泵浦光。

衰減器由一組中性密度濾光片組成。

全反射鏡為平面鏡，面向光纖延遲器的一側表面鍍制針對諧振腔輸出激光波長的高反射膜層。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：本發(fā)明提供的這種自穩(wěn)定被動調Q激光器，諧振腔以被動調Q方式輸出激光脈沖，被分光鏡截取一部分并作為信號注入脈沖反饋器，經合適的時間延遲和能量衰減后，在諧振腔的下一個脈沖由自發(fā)輻射形成前重新進入諧振腔，取代自發(fā)輻射。諧振腔將在這個信號的基礎上建立新的激光振蕩，形成新的下一個被動調Q脈沖輸出腔外。如此循環(huán)往復，將形成一系列激光器自身控制下的脈沖序列輸出。由于每個脈沖都是在上一個脈沖的基礎上建立起來，由上一個脈沖的一部分作為“種子”形成振蕩，而不是由自發(fā)輻射形成，故脈沖不易受增益介質自發(fā)輻射噪聲與泵浦光強度波動的影響，脈沖時間間隔及能量穩(wěn)定性可得以有效提高。并且此穩(wěn)定性提高過程為激光器自身行為，不需外加復雜的控制設備，較大地拓展了激光器的應用范圍。

附圖說明

為進一步說明本發(fā)明的具體技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如下，其中：

圖1為本發(fā)明一種自穩(wěn)定被動調Q激光器的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

圖1示出了本發(fā)明提出的自穩(wěn)定被動調Q激光器的結構。如圖1所示，該激光器包括：激光泵浦源1、增益介質2、可飽和吸收體3、輸出腔鏡4、分光鏡5、衰減器6、光纖延遲器7以及全反射鏡8。

其中激光泵浦源1位于增益介質2的一側，將滿足一定空間分布的、特定波長的泵浦光射入增益介質，用于向增益介質提供激勵能量，維持激光器運轉，泵浦光的光譜需與增益介質的吸收光譜相匹配，以實現(xiàn)較好的吸收率。

其中增益介質2、可飽和吸收體3以及輸出腔鏡4依次同軸放置于光路上，構成被動調Q激光器諧振腔。增益介質2靠近激光泵浦源1的表面鍍制針對振蕩激光的全反射膜層以及針對泵浦光的高增透膜層，以作為諧振腔的全反射鏡與泵浦光的輸入鏡；增益介質2可吸收泵浦光，并將能量儲存于其中，用于產生與放大腔內振蕩激光?？娠柡臀阵w3由具有可飽和吸收效應的晶體或液體構成，其吸收系數隨著入射到其上光強的增加而減小，用于在諧振腔內產生被動調Q激光脈沖輸出。輸出腔鏡4為凹面鏡或平面鏡，面向增益介質的一面鍍制針對振蕩激光的部分透過膜層以及針對泵浦光的高透射膜層，用于耦合輸出腔內激光，并過濾未被增益介質吸收的泵浦光。

其中衰減器6，光纖延遲器7以及全反射鏡8依次放置于光路上，構成激光脈沖反饋器。衰減器6由一組中性密度濾光片組成，通過增減其中的濾光片，可以按比例對透過的激光進行定標衰減，以獲得滿足所需能量要求的激光脈沖；光纖延遲器由一根特定長度的光纖組成，可使輸出激光脈沖在其中獲得特定的時間延遲，延遲時間由光纖長度及光在該光纖介質中的光速決定。全反射鏡8為平面鏡，面向光纖延遲器7的一側表面鍍制針對諧振腔輸出激光波長的高反射膜層，以使激光可以反向輸出此脈沖反饋器。

所述分光鏡5表面鍍制對應諧振腔輸出激光波長的部分透過率膜層，用于將諧振腔輸出激光的一部分輸出激光器，將另一部分截取并反射向脈沖反饋器；同時可將脈沖反饋器輸出激光的一部分截取并反射回激光諧振腔。

在激光器運轉時，諧振腔以被動調Q方式輸出激光脈沖，被分光鏡5截取了一部分并作為信號注入脈沖反饋器，經合適的時間延遲和能量衰減后，在諧振腔的下一個輸出脈沖由自發(fā)輻射形成前重新進入諧振腔，取代自發(fā)輻射。諧振腔將在這個信號的基礎上建立新的激光振蕩，形成新的下一個被動調Q脈沖輸出腔外。如此循環(huán)往復，將形成一系列激光器自身控制下的脈沖序列輸出。由于每個脈沖都是在上一個脈沖的基礎上建立起來，由上一個脈沖的一部分作為“種子”形成振蕩，而不是由彼此無關的自發(fā)輻射形成，故脈沖不易受增益介質自發(fā)輻射噪聲與泵浦光強度波動的影響，脈沖時間間隔及能量穩(wěn)定性可得以有效提高。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。