SINGLE-FREQUENCY LASER APPARATUS

• Main Authors: MCKNIGHT, Loyd, LAGATSKY, Alexander, STOTHARD, David
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 04.11.2021
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; DEVICES USING STIMULATED EMISSION; ELECTRICITY

A single-frequency laser apparatus comprises a mirror and a volume Bragg grating (VBG) reflector defining a laser cavity therebetween and an optical gain material for emitting and amplifying an intra-cavity beam in the laser cavity. The optical gain material comprises a transition-metal doped crystal such as a crystal doped with transition-metal ions selected from one or more of Ti3+ ions, Cr2+ ions, Cr3+ ions or Cr4+ ions. A reflectivity spectrum of the VBG reflector and an optical length of the laser cavity are selected so that a beam output from the laser cavity is a single-frequency output beam and/or includes only one longitudinal mode of the laser cavity. The laser apparatus may provide a robust, compact, low cost, high-power wavelength adjustable (from approximately 650 to 950 nm), narrow linewidth (<100 kHz), single frequency laser source which is suitable for a wide range of applications from laser sensing, spectroscopy, and high precision frequency metrology sectors. L'invention concerne un appareil laser mono-fréquence comportant un miroir et un réseau de Bragg en volume (VBG) définissant une cavité laser entre eux et un matériau de gain optique pour l'émission et l'amplification d'un faisceau intra-cavité dans la cavité laser. Le matériau à gain optique comprend un cristal dopé par un métal de transition tel qu'un cristal dopé avec des ions de métal de transition choisis parmi un ou plusieurs des ions Ti3+, ions Cr2+, ions Cr3+ ou ions Cr4+. Un spectre de réflectivité du réflecteur VBG et une longueur optique de la cavité laser sont sélectionnés afin qu'une sortie de faisceau à partir de la cavité laser soit un faisceau de sortie mono-fréquence et/ou comprend uniquement un mode longitudinal de la cavité laser. L'appareil laser peut fournir une longueur d'onde robuste, compacte, à faible coût et à haute puissance réglable (depuis environ 650 jusqu'à 950 nm), une largeur spactrale étroite (<100 kHz), une source laser à fréquence unique qui est appropriée pour une large gamme d'applications parmi la détection laser, la spectroscopie et les secteurs de métrologie haute précision de fréquence.