高功率-反射式體布拉格光柵在激光器中的應用

　　摘要：

　　反射式體布拉格光柵(RBG)是一種在硅酸鹽玻璃晶體(PTR ,光敏玻璃)中通過(guò)全息曝光技術(shù)而得到的一種反射式體布拉格光柵(VBG)。其中，光敏玻璃(PTR)是一種摻雜有稀土元素的特殊玻璃。它可以承受高達5J/cm2的激光能量密度，熱穩定良好(波長(cháng)熱漂移降至5pm/K@532nm)、經(jīng)久耐用，經(jīng)研究測試：在使用的10年間，反射式體布拉格光柵(RBG)的各項參數均未發(fā)現有退化現象。正是由于體布拉格光柵反射鏡(RBG)的優(yōu)良性能，他現在被廣泛的用于激光器波長(cháng)鎖定、橫縱模選取及控制、激光線(xiàn)寬壓窄及提高激光器工作溫度范圍的應用領(lǐng)域中。

　　隨著(zhù)激光技術(shù)在生活、醫療、軍事、工程方面的應用，高功率激光器也就越來(lái)越受到人們的歡迎。高功率的激光器自然也就需要擁有更高損傷閾值、更穩定、更精確的光柵。據我們了解，國內許多公司、重點(diǎn)大學(xué)實(shí)驗室、科研機構都已經(jīng)配備光柵的全息曝光技術(shù)，但在光柵的損傷閾值、穩定性等方面卻不如人意。這就不得不說(shuō)光柵材料在其中的重要作用。上海昊量光電設備有限公司作為國內的一家科研設備及工業(yè)元件的供應商，積極引進(jìn)性能更好、更穩定的產(chǎn)品服務(wù)于廣大科研工程師。

　　反射式體布拉格光柵(RBG)的主要特點(diǎn)：

　　(1) 損傷閾值高： 5J/cm2;

　　(2) 激光線(xiàn)寬窄： 低至20pm,可參考窄帶寬堿金屬蒸氣激光器;

　　(3) 溫度穩定性好：可承受400度高溫，熱漂移較小5pm/K@532nm ;

　　(4) 超低功率損失，光柵損耗小于2.5%;

　　(5) 使用壽命長(cháng)，10年中未發(fā)現參數退化現象;

　　(6) 光束質(zhì)量好;

　　(7) 無(wú)偏振依賴(lài)性;

　　(8) 體積小且便于操作;

　　基于上述優(yōu)點(diǎn)，反射式體布拉格光柵(RBG)被廣泛的應用于以下領(lǐng)域中：

　　(1) 波長(cháng)鎖定

　　國內外對半導體激光器的光譜特性及其穩定性技術(shù)有多年的研究，但是半導體激光器輸出功率較低，對其波長(cháng)進(jìn)行鎖定的技術(shù)不能應用到高功率激光器陣列中。但近年來(lái)，反射式體布拉格光柵(RBG)被應用于高功率半導體激光器的波長(cháng)穩定和光譜壓縮，取得了明顯的效果?？蓞⒖糒.Glebov和V.Smirnov的《Continuous Wave,30W laser-diode bar with 10GHZ linewidth for Rb laser pumping》和 張雪、李強老師的體布拉格光柵外腔實(shí)現激光二極管同相模輸出。請參考圖1、2

　　圖1 布拉格光柵進(jìn)行半導體激光波長(cháng)鎖定示意圖

　　圖2 普通激光二極管和布拉格光柵反射鏡鎖定激光二極管在不同溫度下波長(cháng)漂移對比

　　(2) 橫縱模選取及控制

　　目前國內外獲得單縱模的方法通常有短腔法、法布里-珀羅(F-P)標準具法、種子光注入法、扭轉模腔法、環(huán)形腔以及他們的組合形式。但這些方法獲得單縱模幾率不高、結構復雜、抗干擾能力弱，使得單縱模激光器的應用受到限制。所以，利用透射式及反射式體布拉格光柵進(jìn)行單縱模的選擇就是一個(gè)很好的選擇，可參考惠勇凌、李強等老師的《基于體布拉格光柵選模的單縱模激光器》及N.Vorobiev、L.Glebov和V.Smirnov的《Single-Frequency-Mode Q-Switched Nd:YAG and Ar:glass lasers Controlled by Volume Bragg Grating 》。體布拉格光柵具有較好的光學(xué)性能，主要表現在：

　　? 光譜選擇性高、透射式和反射式體布拉格光柵的光譜選擇性分別達0.2nm和0.02nm,角度選擇性為0.1mrad和0.2mrad。

　　? 受溫度影響較小，中心波長(cháng)隨溫度的變化較小，如5pm/K@532nm。

　　? 損傷閾值高。

(3) 激光線(xiàn)寬壓窄

　　可用于制作窄線(xiàn)寬激光器，如窄帶寬高功率堿金屬蒸氣SEOP激光器。

　　目前，越來(lái)越多的科研工程師采用這種新型的體布拉格光柵反射鏡(RBG)進(jìn)行科研測試，大量的激光器制造商開(kāi)始利用這種性能更穩定的體布拉格光柵反射鏡(RBG)取代傳統光柵進(jìn)行激光器的生產(chǎn)。如果您對體布拉格光柵有需求或感興趣，請及時(shí)聯(lián)系上海昊量光電設備有限公司。