[其他]鎖模激光染料盒

無效

• 申請號: 85105674
• 申請日: 1985-07-23
• 公開（公告）號: CN85105674B
• 公開（公告）日: 1988-10-26
• 發明（設計）人: 高福源;陳淑琴
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/02
• 分類號: H01S3/02
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 張澤純

本發明與激光器有關，鎖模激光染料盒是鎖模激光器的重要元件之一。

已有的鎖模激光染料盒，目前廣泛使用的是由諧振腔的全反射鏡和通光壁及其側壁構成的空腔。在空腔中充以飽和吸收溶液，例如五甲川-二氯乙烷溶液。但是這種染料盒在鎖模激光器運轉使用中存在下面的問題：激光器輸出的鎖模脈沖寬度寬且不穩定，例如以Nd：YAG作激活介質時，鎖模脈沖寬度大于30PS，以釹玻璃作激活介質時，鎖模脈沖寬度大于20PS，有時甚至寬達80PS，而且鎖模脈沖往往是多個脈沖的包絡，即在一個主脈沖近旁還伴有幾個小脈沖，這種多峰脈沖的結構是隨機的。這對于時間定量帶來很大困難。造成這種問題的原因就是染料盒的通光壁的設計不合理，使得經全反射鏡回射的激光在通光壁的空氣界面造成反射，而且這一反射的激光瞬間又通過主激光束所經過的飽和吸收溶液區。

本發明的目的是為了克服上述困難，提供一種可以獲得近高斯形的窄的鎖模脈沖的鎖模激光染料盒。

本發明的構思是通過改進染料盒通光壁的結構，如圖所示，使得經通光壁的空氣界面（5）反射的激光不再經過主激光束所經過的可飽和吸收溶液區。其具體方案是將通光壁設計成橫置的滿足下列條件的斜截柱體：

tgα≥d/21 （1）

α＜Sin^-1（1/n） （2）

其中d是主激光束的直徑;l是染料盒中心線與通光壁的空氣界面（5）和溶液界面（6）的交點之間的距離;α是通光壁空氣界面法線與染料盒中心線之間的夾角;n是通光壁斜截柱體的材料的折射率。

為了獲得窄脈充染料盒中染料的厚度即空腔（3）的厚度應小于1mm，為了提高鎖模激光器的工作頻率，染料盒的全反射鏡（1）上開有供染料溶液流動的溶液通道孔。

使用本發明的染料盒優點是明顯的，鎖模激光器可以獲得全是近高斯形的激光脈沖，而且脈沖寬度較窄，例如釹玻璃作激活介質時，一般脈沖寬度小于10PS，Nd：Y_AG作激活介質時，一般脈沖寬度小于20PS，大大提高了鎖模脈沖的質量，有利于時間定量測量。

下面結合附圖進一步說明本發明的實施例。

圖一是本發明的鎖模激光器染料盒經中心的剖面示意圖。

圖中（1）是構成激光諧振腔的全反射鏡，也是染料盒的一個壁，其上開有一個或二個溶液通道孔（4），供染料溶液進出空腔（3），以構成流動染料盒。

圖中（2）是一個橫置的斜截柱體的通光壁，其材料可以選用通光性好的材料，例如光學玻璃。熔石英或水晶等，而且斜截柱體可為斜截園柱體，或斜截方柱體，或其他形狀的斜截柱體，其關鍵是斜截柱體的溶液界面（6）與空氣界面（5）與染料盒中心線交點之間的距離1，空氣界面法線與染料盒中心線之間的夾角應滿足：關系式（1）和（2）。

當激光束直徑d≤14mm時，對于光學玻璃、熔石英或水晶作斜截柱體時，斜截柱體只要滿足l＞20mm，20°＜α＜40°就已足夠。

斜截柱體的側面（或非通光面）磨毛，以防止經空氣界面（5）反射的激光當射到斜截柱體的側面再反射而通過主激光束所經過的可飽和吸收溶液區而影響鎖模激光脈沖。

一個具體實例：全反射鏡（1）是平面鍍全反射介質膜，通光壁的斜截園柱體的l＝25mm，α＝33°，充五甲川-二氯乙烷溶液的厚度即空腔厚度為0.2mm左右，溶液流動，釹玻璃棒作激光激活介質，激光束直徑d＝8mm，輸出的鎖模激光脈沖都是近高斯形的，如圖二所示，輸出波形穩定，脈沖寬度6～9PS。