高功率-反射式体布拉格光栅在激光器中的应用

　　摘要：

　　反射式体布拉格光栅(RBG)是一种在硅酸盐玻璃晶体(PTR ,光敏玻璃)中通过全息曝光技术而得到的一种反射式体布拉格光栅(VBG)。其中，光敏玻璃(PTR)是一种掺杂有稀土元素的特殊玻璃。它可以承受高达5J/cm2的激光能量密度，热稳定良好(波长热漂移降至5pm/K@532nm)、经久耐用，经研究测试：在使用的10年间，反射式体布拉格光栅(RBG)的各项参数均未发现有退化现象。正是由于体布拉格光栅反射镜(RBG)的优良性能，他现在被广泛的用于激光器波长锁定、横纵模选取及控制、激光线宽压窄及提高激光器工作温度范围的应用领域中。

　　随着激光技术在生活、医疗、军事、工程方面的应用，高功率激光器也就越来越受到人们的欢迎。高功率的激光器自然也就需要拥有更高损伤阈值、更稳定、更精确的光栅。据我们了解，国内许多公司、重点大学实验室、科研机构都已经配备光栅的全息曝光技术，但在光栅的损伤阈值、稳定性等方面却不如人意。这就不得不说光栅材料在其中的重要作用。上海昊量光电设备有限公司作为国内的一家科研设备及工业元件的供应商，积极引进性能更好、更稳定的产品服务于广大科研工程师。

　　反射式体布拉格光栅(RBG)的主要特点：

　　(1) 损伤阈值高： 5J/cm2;

　　(2) 激光线宽窄： 低至20pm,可参考窄带宽碱金属蒸气激光器;

　　(3) 温度稳定性好：可承受400度高温，热漂移较小5pm/K@532nm ;

　　(4) 超低功率损失，光栅损耗小于2.5%;

　　(5) 使用寿命长，10年中未发现参数退化现象;

　　(6) 光束质量好;

　　(7) 无偏振依赖性;

　　(8) 体积小且便于操作;

　　基于上述优点，反射式体布拉格光栅(RBG)被广泛的应用于以下领域中：

　　(1) 波长锁定

　　国内外对半导体激光器的光谱特性及其稳定性技术有多年的研究，但是半导体激光器输出功率较低，对其波长进行锁定的技术不能应用到高功率激光器阵列中。但近年来，反射式体布拉格光栅(RBG)被应用于高功率半导体激光器的波长稳定和光谱压缩，取得了明显的效果。可参考L.Glebov和V.Smirnov的《Continuous Wave,30W laser-diode bar with 10GHZ linewidth for Rb laser pumping》和 张雪、李强老师的体布拉格光栅外腔实现激光二极管同相模输出。请参考图1、2

　　图1 布拉格光栅进行半导体激光波长锁定示意图

　　图2 普通激光二极管和布拉格光栅反射镜锁定激光二极管在不同温度下波长漂移对比

　　(2) 横纵模选取及控制

　　目前国内外获得单纵模的方法通常有短腔法、法布里-珀罗(F-P)标准具法、种子光注入法、扭转模腔法、环形腔以及他们的组合形式。但这些方法获得单纵模几率不高、结构复杂、抗干扰能力弱，使得单纵模激光器的应用受到限制。所以，利用透射式及反射式体布拉格光栅进行单纵模的选择就是一个很好的选择，可参考惠勇凌、李强等老师的《基于体布拉格光栅选模的单纵模激光器》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 》。体布拉格光栅具有较好的光学性能，主要表现在：

　　 光谱选择性高、透射式和反射式体布拉格光栅的光谱选择性分别达0.2nm和0.02nm,角度选择性为0.1mrad和0.2mrad。

　　 受温度影响较小，中心波长随温度的变化较小，如5pm/K@532nm。

　　 损伤阈值高。

(3) 激光线宽压窄

　　可用于制作窄线宽激光器，如窄带宽高功率碱金属蒸气SEOP激光器。

　　目前，越来越多的科研工程师采用这种新型的体布拉格光栅反射镜(RBG)进行科研测试，大量的激光器制造商开始利用这种性能更稳定的体布拉格光栅反射镜(RBG)取代传统光栅进行激光器的生产。如果您对体布拉格光栅有需求或感兴趣，请及时联系上海昊量光电设备有限公司。