環(huán)形激光器是一種有環(huán)形諧振腔的激光器。駐波激光諧振腔相比,這種環(huán)諧振器允許兩種不同傳播方向的光在腔內(nèi)。
在許多情況下,單向運(yùn)作(光傳播只在兩個(gè)可能的方向之一)是諧振腔內(nèi)引入一個(gè)元件強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)的,這將導(dǎo)致不同的傳播方向有不同的損耗(圖1);這樣可與偏振器件相結(jié)合形成法拉第旋轉(zhuǎn)器(如激光晶體的布魯斯特表面表面)。如果實(shí)現(xiàn)單向操作,那么在增益介質(zhì)中沒(méi)有駐波干涉圖樣(反射點(diǎn)附近除外),因此沒(méi)有空間燒孔。因此,單頻運(yùn)作很容易實(shí)現(xiàn)。
尤其是固態(tài)體激光器、單向環(huán)形激光器的設(shè)計(jì)可以被認(rèn)為是一種獲得穩(wěn)定的單頻發(fā)射的標(biāo)準(zhǔn)方法。
圖1: 環(huán)形激光諧振腔,利用一個(gè)光學(xué)隔離器實(shí)現(xiàn)單向運(yùn)作。
圖2: VERDI綠光激光器的連接照片。使用一個(gè)單向環(huán)形激光器諧振腔,可實(shí)現(xiàn)低噪聲單頻運(yùn)行。
一種普遍的固態(tài)環(huán)形激光器叫做非平面環(huán)形振蕩器,也叫做NPRO或者M(jìn)ISER。這是一個(gè)單片的激光設(shè)計(jì)(圖3),整個(gè)激光諧振腔只包含涂層的晶體。盡管這種晶體的制造比普通的激光晶體更復(fù)雜的,但是校準(zhǔn)是相當(dāng)容易的,而且這樣的激光器非常穩(wěn)定和有很好的魯棒性。
也有一些具有環(huán)諧振器配置的光纖激光器。光纖環(huán)激光器作為鎖模激光器通常比單頻激光器更常見。常用的配置是8字形的激光器,包含一個(gè)非線性環(huán)形鏡作為有效的可飽和吸收體。環(huán)幾何結(jié)構(gòu)不是為了避免空間燒孔效應(yīng),而是按照可飽和吸收體原則(非線性環(huán)形鏡),也是脈沖整形所需。
還有一些環(huán)形激光器,如用于光學(xué)陀螺儀中的,雙向運(yùn)作是必需的。激光諧振腔外,與不同傳播方向一致的光速的一個(gè)拍音可以檢測(cè)到,拍頻可以顯示出激光器旋轉(zhuǎn)的角頻率(薩格納克效應(yīng)),應(yīng)格外注意的是,要避免反向散射波的相干鎖定。
特別的,避免即使是很微弱的寄生反射(不完美的激光反射鏡中)也是必要,其可以與反向散射模式相耦合。
圖3: 單片環(huán)形激光器的結(jié)構(gòu)(NPRO或MISER)。
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