專利名稱：三波長飛秒激光器交叉泵浦分束定向裝置的制作方法
本

發(fā)明內(nèi)容
屬于固體飛秒激光器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三波長超短脈沖激光器交叉泵浦分束定向裝置的建立。
目前，多波長飛秒激光技術(shù)的發(fā)展幾乎都依賴于對寬調(diào)諧固體激光材料的研究，以及在激光諧振腔中采用何種技術(shù)形成多色光路交叉鎖模以穩(wěn)定地產(chǎn)生多列激光脈沖序列，像摻鈦蘭寶石激光器、摻鉻氟化鋁鍶鋰激光器等都有從650nm至1000nm的很寬的調(diào)諧范圍，產(chǎn)生波長在700nm至900nm的飛秒光脈沖。但隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，單脈沖序列的超短脈沖激光器在許多方面的應(yīng)用受到了相當(dāng)大的限制，甚至在一些交叉前沿學(xué)科領(lǐng)域中無能為力，如在多激發(fā)態(tài)光譜學(xué)、程控探測輻射與非輻射熒光動(dòng)力學(xué)以及選擇性生化反應(yīng)等研究方面就需要有三波長甚至四波長獨(dú)立調(diào)諧的超短脈沖激光器作為診斷手段，才能完成信息量的獲得?，F(xiàn)有的光學(xué)參量振蕩器雖然可以產(chǎn)生雙波長甚至三波長的光脈沖輸出，但其結(jié)構(gòu)龐大、造價(jià)高，又不能獨(dú)立調(diào)諧，所以很難勝任對當(dāng)前諸多學(xué)科課題的研究。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)相對簡單、造價(jià)低、可獨(dú)立調(diào)諧以獲得三波長飛秒光脈沖輸出的三波長飛秒激光器交叉泵浦分束定向裝置。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的總體設(shè)計(jì)思路是在摻鈦蘭寶石飛秒激光器的諧振腔內(nèi)，利用彌散補(bǔ)償棱鏡將交叉泵浦光束產(chǎn)生的一路激光脈沖通過分束棱鏡線進(jìn)行光譜展寬，成為一按波長長短遞減分布的帶狀光束，只要在輸出端加以三狹縫，同時(shí)滿足三光束振蕩交叉鎖模條件，即可得到三波長飛秒光脈沖輸出。根據(jù)上述思路而設(shè)計(jì)的技術(shù)裝置的結(jié)構(gòu)特征是在由兩只凹面反射折疊鏡、一塊內(nèi)置鈦寶石激光晶體和兩只反射鏡構(gòu)成的X型或Z型激光諧振腔內(nèi)置有三塊布氏彌散補(bǔ)償棱鏡、一塊單孔光闌、一塊雙孔光闌以及兩只光透過率為2～3％的輸出耦合器，三塊布氏棱鏡中的第一塊為分束展寬光譜棱鏡，它置于由后折疊鏡光射至一塊反射鏡的反射光路上，由該布氏棱鏡分束傳播出的一束非寬帶光束和一束寬帶光譜束分別射至另兩塊布氏棱鏡上，由非寬帶光束布氏棱鏡傳播出的光束經(jīng)單孔光闌射至一只輸出耦合器上，由展寬光束布氏棱鏡傳播出的光束經(jīng)雙孔光闌射至另一只輸出耦合器上。
以下將結(jié)合文后附圖
對本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步說明，該附圖為本發(fā)明所述裝置的光學(xué)結(jié)構(gòu)原理圖。
參見附圖，本發(fā)明所述三波長飛秒激光器交叉泵浦分束定向裝置包括布氏彌散補(bǔ)償棱鏡P1、P2和P3、單孔光闌S1、雙孔光闌S2以及輸出耦合器M4.1和M4.2等七個(gè)光學(xué)部件，其中棱鏡P1分別與另兩塊棱鏡P2和P3組成彌散補(bǔ)償同步三個(gè)波長脈沖棱鏡序列，它們均由SF10玻璃材料或石英材料制成，輸出耦合器M4.1和M4.2為由K9玻璃或石英玻璃加工制成的鏡體，其上鍍有透過率為2～3％的激光硬膜。實(shí)施中，將該裝置置于一般的由凹面反射折疊鏡M1、M2、鈦寶石激光晶體Tis和反射鏡M3、M5構(gòu)成的X型或Z型激光諧振腔內(nèi)，經(jīng)過準(zhǔn)直調(diào)節(jié)，即成為三波長飛秒激光器。其工作原理是用雙束氬激光交叉泵浦(Rump beams)，經(jīng)透鏡L聚焦進(jìn)鈦寶石激光晶體Tis內(nèi)，晶體發(fā)射出的熒光經(jīng)折疊鏡M1、M2收集，分別反射到反射鏡M3、M5上，經(jīng)M3反射的激光束傳播到布氏棱鏡P1上，泵浦光束1的諧振腔存在的熒光由P1傳播到P2，繼而通過單孔光闌S1，由輸出耦合器M4.1有2～3％的光輸出，其余在諧振腔內(nèi)反射增益振蕩；泵浦光束2的諧振腔存在的熒光由P1展寬光譜，傳播到P3成為帶狀光束，再分別經(jīng)雙孔光闌S2的兩個(gè)小孔，由輸出耦合器M4.2有2～3％的光輸出，其余在諧振腔內(nèi)反射增益振蕩。這樣在腔內(nèi)凈增益為0的狀態(tài)下，就會(huì)得到穩(wěn)定的三波長飛秒激光輸出。
將本發(fā)明所述的三波長飛秒激光器交叉泵浦分束定向裝置放于諧振腔中，激光器其它元件的選擇與使用應(yīng)根據(jù)需求和腔型結(jié)構(gòu)而異，只要在腔內(nèi)進(jìn)行增益分配，即通過改變兩束泵浦光的強(qiáng)度比例并進(jìn)行腔內(nèi)彌散補(bǔ)償，使兩個(gè)諧振腔的腔長相等，就會(huì)獲得滿意的三波長飛秒激光器運(yùn)轉(zhuǎn)，該激光器可產(chǎn)生小于40fs的中心波長處于750nm到850nm的光脈沖。
權(quán)利要求
1.一種三波長飛秒激光器交叉泵浦分束定向裝置，其特征是在由兩只凹面反射折疊鏡(M1、M2)、一塊內(nèi)置鈦寶石激光晶體(Tis)和兩只反射鏡(M3、M5)構(gòu)成的X型或Z型激光諧振腔內(nèi)置有三塊布氏彌散補(bǔ)償棱鏡(P1、P2、P3)、一塊單孔光闌(S1)、一塊雙孔光闌(S2)以及兩只光透過率為2～3％的輸出耦合器(M4.1、M4.2)，其中一塊布氏棱鏡(P1)為分束展寬光譜棱鏡，它置于由折疊鏡(M2)光射至反射鏡(M3)的反射光路上，由該布氏棱鏡(P1)分束傳播出的一束非寬帶光束和一束寬帶光譜束分別射至另兩塊布氏棱鏡(P2、P3)上，由非寬帶光束布氏棱鏡(P2)傳出的光束經(jīng)單孔光闌(S1)射至一只輸出耦合器(M4.1)上，由展寬光束布氏棱鏡(P3)傳出的光束經(jīng)雙孔光闌(S1)射至另一只輸出耦合器(M4.2)上。
2.如權(quán)利要求1所述的交叉泵浦分束定向裝置，其特征在于三塊布氏彌散補(bǔ)償棱鏡(P1、P2、P3)均由SF10玻璃材料或石英材料制成，輸出耦合器(M4.1、M4.2)為由K9玻璃或石英玻璃加工制成的鏡體，其上鍍有透過率為2～3％的激光硬膜。
全文摘要
該裝置包括布氏彌散補(bǔ)償棱鏡P
文檔編號(hào)H01S3/08GK1359173SQ0013560
公開日2002年7月17日 申請日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月15日
發(fā)明者王水才, 賀俊芳 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所