一种电光调q光开关及调q激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及激光【技术领域】，公开了一种电光调Q光开关，包括依光路设置的偏振分光元件、电光元件和偏振合光元件，还包括至少一个光路平移反射元件，位于电光元件后面或电光元件两端面，将经过电光元件的输出光平行平移并反射回电光元件，使入射光至少两次经过电光元件。还具体公开了包含上述调Q光开关的调Q激光器结构。该结构利用光路平移反射元件将光路平行平移并反射使光束往返多次经过电光元件，增加电光元件的等效长度，大大降低了半波电压；可实现高效、集成化、体积小的电光调Q器件；而且结构简单合理、操作方便，更适合于小型化生产，降低了生产成本。
【专利说明】一种电光调Q光开关及调Q激光器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光【技术领域】，尤其涉及一种电光调Q光开关及包含该光开关的调Q激光器。
【背景技术】
[0002]电光调Q器件由于电光材料的电光系数较小，需要在通光方向上制作比较长，这样就使得电光调Q器件的体积比较大，而当缩短晶体在通光方向上的长度时，半波电压又会增加。传统意义上光纤调Q激光器光开关光路结构如图1所示，电光元件105放置于入射准直器101和出射准直器102之间，入射光经第一 ralk-off晶体103分为ο光和e光并单次通过电光元件，然后经过第二 walk-off晶体104再进行ο光和e光合束输出，其中可以插入1/2波片106选择采用上升沿或是下降沿进行调Q。利用这种结构制作成的调Q器件的电光材料有效利用长度短，导致半波电压高。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提出一种电光调Q光开关及调Q激光器，可有效增加电光材料的等效长度，且结构简单，体积小，半波电压低。
[0004]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:一种电光调Q光开关，包括依光路设置的偏振分光兀件、电光兀件和偏振合光兀件，还包括至少一个光路平移反射兀件，位于电光元件后面或电光元件两端面，将经过电光元件的输出光平行平移并反射回电光元件，使入射光至少两次经过电光元件；入射光由偏振分光元件分为两束平行传输的线偏振光，之后入射到电光元件，再经光路平移反射元件平移并反射后，再次经过电光元件，如此至少两次经过电光元件之后经偏振合光元件合束后输出；通过改变电光元件的电压进行调Q0
[0005]进一步的，所述电光元件包括沿光路依次排列的一个或多个电光材料。
[0006]进一步的，所述电光材料为电光晶体或电光陶瓷，如LN、ΒΒ0, KTP、RTP、KDP、KD*P、LGS、PLZT等；所述电光材料的两个通光面为垂直于光路的平行平面，或电光材料的两个通光面设成布儒斯特角。
[0007]进一步的，还包括相位补偿片，位于偏振分光元件与电光元件之间两路线偏振光其中一光路中。
[0008]进一步的，还包括部分反射镜，位于电光元件与偏振合光元件之间。
[0009]进一步的，还包括1/4波片，位于电光元件与部分反射镜之间，或位于偏振分光元件与电光元件之间。
[0010]进一步的，所述部分反射镜可由一 1/2波片替代。
[0011]进一步的，所述偏振分光元件和偏振合光元件为walk-off晶体或PBS棱镜；所述光路平移反射元件为直角棱镜或两相互垂直的平面反射镜。
[0012]本实用新型还提供另一技术方案:一种调Q激光器，包括如上所述的电光调Q光开关，还包括设于所述电光调Q光开关输入端的激光器和输入光纤准直器，以及设于电光调Q光开关输出端的输出光纤准直器；激光器输出的激发光经输入光纤准直器准直后进入电光调Q光开关，之后由输出端的输出光纤准直器输出调Q激光脉冲。
[0013]进一步的，所述激光器为光纤激光器；所述输入光纤准直器和输出光纤准直器分别为单光纤准直器；或所述输入光纤准直器和输出光纤准直器为一双光纤准直器，所述电光调Q光开关与该双光纤准直器之间还设有一屋脊棱镜，将双光纤准直器的输出光与输入光变换为相互平行光。
[0014]本实用新型的有益效果为:利用光路平移反射元件将光路平行平移并反射使光束往返多次经过电光元件，增加电光元件的等效长度，大大降低了半波电压；可实现高效、集成化、体积小的电光调Q器件；而且结构简单合理、操作方便，更适合于小型化生产，降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为现有技术电光调Q光开关结构示意图；
[0016]图2为本实用新型电光调Q光开关实施例一结构示意图；
[0017]图3为本实用新型电光调Q光开关实施例二结构示意图；
[0018]图4为本实用新型电光调Q光开关实施例三结构示意图；
[0019]图5为图4所示实施例三俯视图；
[0020]图6为本实用新型电光调Q光开关实施例四结构示意图；
[0021]图7为本实用新型偏振分光元件采用的ralk-off光路示意图；
[0022]图8为本实用新型偏振分光元件采用的PBS棱镜光路示意图；
[0023]图9为电光调Q光开关在调Q激光器中应用实施例一不意图；
[0024]图10为电光调Q光开关在调Q激光器中应用实施例二不意图。
[0025]附图标不:100、电光调Q光开关；101、入射准直器；102、出射准直器；103、第一walk-off晶体；104、第二 walk-off晶体；105、电光元件；106、1/2波片；200、电光调Q光开关；201、偏振分光兀件；202、偏振合光兀件；203、电光兀件；204、第一光路平移反射兀件；205、第二光路平移反射元件；206、部分反射镜；207、相位补偿片；208、第三光路平移反射元件；209、光路平移棱镜；300、激光器；301、增益光纤；302、泵浦LD ;303、光纤反馈光栅；400、双光纤准直器；401、输入光纤准直器；402、输出光纤准直器；500、屋脊棱镜。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型做进一步说明。
[0027]本实用新型利用光路平移反射元件将光路平行平移并反射使光束往返多次经过电光元件，增加电光元件的等效长度，大大降低了半波电压；可实现高效、集成化、体积小的电光调Q器件。具体的，该电光调Q光开关200,包括依光路设置的偏振分光兀件201、电光元件203和偏振合光元件202，还包括至少一个光路平移反射元件204、205，位于电光元件203后面或电光元件203两端面，将经过电光元件203的输出光平行平移并反射回电光元件203，使入射光至少两次经过电光元件203 ;入射光由偏振分光元件201分为两束平行传输的线偏振光，之后入射到电光元件203，再经光路平移反射元件204、205平移并反射后，再次经过电光元件203，如此至少两次经过电光元件203之后经偏振合光元件202合束后输出；通过改变电光元件203的电压进行调Q。
[0028]具体的，如图2所示的实施例一，在电光元件203两端分别设置第一光路平移反射兀件204和第二光路平移反射兀件205。入射光由偏振分光兀件201分为相互平行的ο光和e光两束线偏振光，两束线偏振光经过电光元件203之后由第一光路平移反射元件204平行平移并反射回电光元件203，第二次经过电光元件203之后再次由第二光路平移反射元件205平行平移并反射回电光元件203，第三次经过电光元件203之后，由偏振合光元件202将ο光和e光合束后输出。通过改变电光元件203的电压进行调Q。该结构通过两个光路平移反射元件204、205使光路三次经过电光元件203，使得电光元件203的等效长度变为实际长度的三倍，从而可大大缩短电光元件的实际长度，或者降低电光元件的半波电压。而且结构简单合理、操作方便，更适合于小型化生产，降低了生产成本。
[0029]如图3所示的实施例二，在实施例一的基础上，增设了相位补偿片207和部分反射镜206 ;相位补偿片207设于偏振分光兀件201与电光兀件203之间两路线偏振光其中一光路中，对ο光或e光的相位进行补偿，进而改变入射和出射光束的偏振态，以满足不同的测试需求。部分反射镜206设于电光兀件203与偏振合光兀件202之间,在激光器谐振腔中调Q时，该部分反射镜206可作为激光谐振腔的输出腔镜。故该实施例结构的调Q光开关等同于带有输出腔镜的调Q光开关，作为这种功用的电光调Q光开关只需要施加上1/4波电压，且图3所示结构采用的是退压式调Q ;若采用加压式，则需要在部分反射镜前面或偏振分光元件后面插入1/4波片。
[0030]还可以采用1/2波片替代部分反射镜，此时该结构为单纯的电光调Q光开关，利用光路平移反射元件使入射光多次通过电光元件，增加了电光元件的等效长度，大大降低其半波电压。此时如果在电光兀件上施加半波电压，则入射光的ο光和e光经电光兀件之后，入射到偏振合光兀件时将不能合为一束光输出。如果去除施加在电光兀件上的半波电压，此时光路导通，ο光和e光经过电光兀件之后，入射到偏振合光兀件时将合为一束光输出。从而通过开关电光元件的半波电压，可实现调Q功能。根据此结构，还可以制成偏振无关的电光开关，即普克尔盒或是V0A，可以作为调Q腔镜使用，又可以作为专门的调Q器件。
[0031]如图4和5所示的实施例三，与上述实施例不同的是，该实施例采用了三个光路平移反射元件，对入射光进行平移反射，使光束六次经过电光元件。如图4和5所示的光路示意图，入射光经偏振分光兀件201分为相互平行的ο光和e光两线偏振光,两线偏振光第一次经电光元件203之后由第一光路平移反射元件204的两次内全反射之后平移并反射再次进入电光元件203，第二次经过电光元件203之后由第二光路平移反射元件205平移并反射回电光元件203，第三次经过电光元件203之后由第三光路平移反射元件208平移并反射回电光元件203，第四次经过电光元件203之后再次由第二光路平移反射元件205平移并反射回电光元件203，第五次经过电光元件203之后由第一光路平移反射元件204再次平移并反射回电光元件203，第六次经过电光元件203之后，由一光路平移棱镜209平移后入射到偏振合光兀件202合束输出。该结构的电光调Q光开关的输入端与输出端在同一侧，可通过一双光纤准直器输入输出。
[0032]如图6所示的实施例四，该实施例仅采用一个光路平移反射元件204，将经过电光元件203的光平移并反射回电光元件203，使光路两次经过电光元件203。与上述各实施例不同的是，该实施例中，电光元件203采用的是三个长度较短的电光材料并排设置，从而可以避免电光材料晶体加工过程中因长度较长导致形变和易断裂的问题。
[0033]上述各实施例中，电光元件203采用的是电光晶体或电光陶瓷等电光材料，如LN、BBO、KTP、RTP、KDP、KD*P、LGS、PLZT等；电光元件203的两个通光面为垂直于光路的平行平面，或将其两个通光面设成布儒斯特角。偏振分光元件201和偏振合光元件202为walk-off晶体或PBS棱镜，如图7和8所示。光路平移反射元件采用的是直角棱镜或两相互垂直的平面反射镜。
[0034]本实用新型提供的包含上述电光调Q光开关的调Q激光器，包括如上所述的电光调Q光开关200外,还包括设于该电光调Q光开关200输入端的激光器300和输入光纤准直器401,以及设于电光调Q光开关200输出端的输出光纤准直器402 ;激光器300输出的激发光经输入光纤准直器401准直后进入电光调Q光开关200,之后由输出端的输出光纤准直器402输出调Q激光脉冲。
[0035]具体的如图9所示的实施例一，将上述电光调Q光开关200应用于一光纤调Q激光器中，两泵浦LD 302同时从增益光纤301的两个端面入射进行泵浦，增益光纤301产生的受激辐射光通过输入光纤准直器401入射到电光调Q光开关200中，经过该电光调Q光开关200之后由输出光纤准直器402输出。优选的，该电光调Q光开关200可以米用带有谐振腔输出腔镜作用的部分反射镜206的结构，从而增益光纤前端的光纤反馈光栅303作为光纤调Q激光器的前腔镜，而电光调Q光开关200的部分反射镜206作为谐振腔的I禹合输出腔镜，即光纤反馈光栅303与部分反射镜206构成谐振腔。其中泵浦方式也可以采用侧面泵浦光纤激光器结构。输入光纤准直器和输出光纤准直器分别为单光纤准直器，也可以采用双光纤准直器同时实现输入输出准直，具体的，如图10所示。
[0036]如图10所示的实施例二，该实施例中输入光纤准直器和输出光纤准直器采用一双光纤准直器400同时实现输入输出准直，并在电光调Q光开关200与该双光纤准直器400之间设置一屋脊棱镜500,将双光纤准直器400的输出光与输入光变换为相互平行光。该结构的激光器优选的可以采用如图4或6所示的电光调Q光开关200结构。
[0037]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出的各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种电光调Q光开关，包括依光路设置的偏振分光兀件、电光兀件和偏振合光兀件，其特征在于:还包括至少一个光路平移反射元件，位于电光元件后面或电光元件两端面，将经过电光元件的输出光平行平移并反射回电光元件，使入射光至少两次经过电光元件；入射光由偏振分光元件分为两束平行传输的线偏振光，之后入射到电光元件，再经光路平移反射元件平移并反射后，再次经过电光元件，如此至少两次经过电光元件之后经偏振合光元件合束后输出；通过改变电光元件的电压进行调Q。
2.如权利要求1所述电光调Q光开关，其特征在于:所述电光元件包括沿光路依次排列的一个或多个电光材料。
3.如权利要求2所述电光调Q光开关,其特征在于:所述电光材料为电光晶体或电光陶瓷；所述电光材料的两个通光面为垂直于光路的平行平面，或电光材料的两个通光面设成布儒斯特角。
4.如权利要求1-3任一项所述电光调Q光开关，其特征在于:还包括相位补偿片，位于偏振分光兀件与电光兀件之间两路线偏振光其中一光路中。
5.如权利要求1-3任一项所述电光调Q光开关，其特征在于:还包括部分反射镜，位于电光元件与偏振合光元件之间。
6.如权利要求5所述电光调Q光开关，其特征在于:还包括1/4波片，位于电光元件与部分反射镜之间，或位于偏振分光元件与电光元件之间。
7.如权利要求5所述电光调Q光开关，其特征在于:所述部分反射镜由一1/2波片替代。
8.如权利要求1-3任一项所述电光调Q光开关，其特征在于:所述偏振分光兀件和偏振合光元件为walk-off晶体或PBS棱镜；所述光路平移反射元件为直角棱镜或两相互垂直的平面反射镜。
9.一种调Q激光器，其特征在于:包括如权利要求1-8任一项所述的电光调Q光开关；还包括设于所述电光调Q光开关输入端的激光器和输入光纤准直器，以及设于电光调Q光开关输出端的输出光纤准直器；激光器输出的激发光经输入光纤准直器准直后进入电光调Q光开关，之后由输出端的输出光纤准直器输出调Q激光脉冲。
10.如权利要求9所述调Q激光器，其特征在于:所述激光器为光纤激光器；所述输入光纤准直器和输出光纤准直器分别为单光纤准直器；或所述输入光纤准直器和输出光纤准直器为一双光纤准直器，所述电光调Q光开关与该双光纤准直器之间还设有一屋脊棱镜，将双光纤准直器的输出光与输入光变换为相互平行光。
【文档编号】H01S3/115GK203466420SQ201320629508
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年10月12日 优先权日:2013年10月12日
【发明者】吴砺, 校金涛, 孙正国, 贺坤 申请人:福州高意通讯有限公司