激光增益介质出光性能的测量装置

本技术涉及激光，尤其涉及一种激光增益介质出光性能的测量装置。

背景技术：

1、激光器因在实现高功率输出时能够兼具低噪声、窄线宽、完美光束质量等特性，在量子信息、冷原子物理、精密光谱、精密测量、激光加工、激光雷达、激光遥感、光电对抗等基础科学研究，以及工业制造加工、国防安全等领域被广泛应用。增益介质是产生振荡激光的载体，是构成激光器的三要素之一。

2、增益介质的发射波长选择决定激光器的出光功率、效率、线宽范围等。现有测量掺杂激活粒子的增益介质的出光性能，采用直接比较增益介质的发射截面，即激活粒子所有上能级向下能级同时跃迁时的难易程度，具体可通过公式(1)计算确定。

3、

4、式中，σem(λ)表示增益介质的发射截面，i(λ)表示荧光强度，τ表示测得的上能级寿命，c表示光速，μ表示折射率，λ表示发射波长。

5、上述计算增益介质的发射截面是对激活粒子所有上能级同时向下能级间跃迁时的测量计算。但，激光出光时往往只有一个或几个上能级，使得现有基于所有上能级同时跃迁获取发射截面的测量方法存在测量不精确的问题。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种激光增益介质出光性能的测量装置，用以解决现有技术中受激发射截面测量方法存在测量不精确的缺陷。

2、本实用新型提供一种激光增益介质出光性能的测量装置，包括谐振腔全反镜、光栅、波段可调输出耦合镜组、功率测量元件、波长测量元件和数据处理机构；

3、所述谐振腔全反镜和所述光栅分别位于激光增益介质的两侧，所述光栅用于对所述激光增益介质输出的激光进行色散；

4、所述波段可调输出耦合镜组位于所述光栅的出射光路上，所述波段可调输出耦合镜组用于调节色散后的激光波长，以使所述波段可调输出耦合镜组输出目标波长的激光；

5、所述波长测量元件设置于所述波段可调输出耦合镜组的透射光路侧，所述波长测量元件用于监测所述波段可调输出耦合镜组输出激光的波长；

6、所述功率测量元件设置于所述波段可调输出耦合镜组的透射光路侧，所述功率测量元件用于测量所述目标波长的激光的功率；

7、所述数据处理机构与所述功率测量元件连接，所述数据处理机构用于基于所述功率和所述目标波长，确定所述激光增益介质的出光性能。

8、根据本实用新型实施例提供的一种激光增益介质出光性能的测量装置，所述光栅包括闪耀光栅或体布拉格光栅。

9、根据本实用新型实施例提供的一种激光增益介质出光性能的测量装置，所述波段可调输出耦合镜组包括：

10、安装架；

11、光阑，所述光阑通过第一调整部件设置于所述安装架；

12、所述光阑包括第一光阑本体和第二光阑本体，所述第一调整部件用于调节所述第一光阑本体和所述第二光阑本体之间的距离；

13、输出耦合镜，设置于所述安装架。

14、根据本实用新型实施例提供的一种激光增益介质出光性能的测量装置，所述第一光阑本体采用热胀冷缩材质，所述第一光阑本体布置有控温线，和/或，

15、所述第二光阑本体采用热胀冷缩材质，所述第二光阑本体布置有控温线。

16、根据本实用新型实施例提供的一种激光增益介质出光性能的测量装置，还包括泵浦源和q开关模块，所述泵浦源用于控制泵浦光的频率以及所述q开关模块用于控制谐振腔内损耗变化的频率，以控制输出脉冲激光的频率；

17、所述功率测量元件为光电探头或功率计，所述光电探头还用于测量所述目标波长的激光的脉宽、峰功率密度和光斑形貌。

18、根据本实用新型实施例提供的一种激光增益介质出光性能的测量装置，所述光栅和所述波段可调输出耦合镜组之间的光路上布置有透镜，所述透镜的焦距等于所述透镜与所述波段可调输出耦合镜组之间的距离。

19、根据本实用新型实施例提供的一种激光增益介质出光性能的测量装置，所述波段可调输出耦合镜组的透射光路上设置有分光元件，所述分光元件用于将光束分别为第一光束和第二光束，所述功率测量元件用于测量所述第一光束的功率，所述波长测量元件用于测量所述第二光束的波长。

20、根据本实用新型实施例提供的一种激光增益介质出光性能的测量装置，所述第二光束上布置光学垃圾桶，所述波长测量元件设置于所述第二光束的侧面。

21、本实用新型实施例提供的激光增益介质出光性能的测量装置，通过光栅对激光增益介质输出的激光进行色散，再通过波段可调输出耦合镜组对激光波长的调节，使波段可调输出耦合镜组输出目标波长的激光，通过功率测量元件测量波段可调输出耦合镜组输出的目标波长的激光的功率，并基于目标波长及其对应的功率，确定激光增益介质的出光性能。可知，本实用新型通过波段可调输出耦合镜组对激光波长的调节，并通过功率测量元件测量各目标波长对应的发射截面，从而实现各个波长在实际发射激光时发射截面的直接测量，进而能够精确得到激光增益介质出光性能。

技术特征：

1.一种激光增益介质出光性能的测量装置，其特征在于，包括谐振腔全反镜、光栅、波段可调输出耦合镜组、功率测量元件、波长测量元件和数据处理机构；

2.根据权利要求1所述的激光增益介质出光性能的测量装置，其特征在于，所述光栅包括闪耀光栅或体布拉格光栅。

3.根据权利要求1所述的激光增益介质出光性能的测量装置，其特征在于，所述波段可调输出耦合镜组包括：

4.根据权利要求3所述的激光增益介质出光性能的测量装置，其特征在于，所述第一光阑本体采用热胀冷缩材质，所述第一光阑本体布置有控温线，和/或，

5.根据权利要求1所述的激光增益介质出光性能的测量装置，其特征在于，还包括泵浦源和q开关模块，所述泵浦源用于控制泵浦光的频率以及所述q开关模块用于控制谐振腔内损耗变化的频率，以控制输出脉冲激光的频率；

6.根据权利要求1至5任一项所述的激光增益介质出光性能的测量装置，其特征在于，所述光栅和所述波段可调输出耦合镜组之间的光路上布置有透镜，所述透镜的焦距等于所述透镜与所述波段可调输出耦合镜组之间的距离。

7.根据权利要求1至5任一项所述的激光增益介质出光性能的测量装置，其特征在于，所述波段可调输出耦合镜组的透射光路上设置有分光元件，所述分光元件用于将光束分别为第一光束和第二光束，所述功率测量元件用于测量所述第一光束的功率，所述波长测量元件用于测量所述第二光束的波长。

8.根据权利要求7所述的激光增益介质出光性能的测量装置，其特征在于，所述第二光束上布置光学垃圾桶，所述波长测量元件设置于所述第二光束的侧面。

技术总结
本技术涉及激光技术领域，提供一种激光增益介质出光性能的测量装置，该装置包括谐振腔全反镜、光栅、波段可调输出耦合镜组、功率测量元件和数据处理机构；谐振腔全反镜和光栅分别位于激光增益介质的两侧；波段可调输出耦合镜组位于光栅的出射光路上；功率测量元件设置于波段可调输出耦合镜组的透射光路侧；数据处理机构与功率测量元件连接。本技术实施例通过光栅对激光增益介质输出的激光进行色散，波段可调输出耦合镜组对激光波长的调节，功率测量元件测量目标波长对应的发射截面，从而实现各个波长在实际发射激光时发射截面的直接测量，进而能够精确得到激光增益介质出光性能。

技术研发人员：卞奇,提前,胡雨菡,薄勇
受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所
技术研发日：20240313
技术公布日：2024/10/28