非再生的光學放大器的制造方法
【專利摘要】一種非再生的光學放大器，包括一第一光學放大介質(zhì)(5)和至少一個第二光學放大介質(zhì)(5’)，其中，第一放大介質(zhì)(5)的材料特性至少部分地不同于第二放大介質(zhì)(5’)的材料特性。按照本發(fā)明，放大介質(zhì)(5、5’)的發(fā)射光譜部分地搭接，其中，通過固體大塊晶體構(gòu)成光學放大介質(zhì)(5、5’)。
【專利說明】非再生的光學放大器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非再生的光學放大器。

【背景技術(shù)】
[0002]這樣的放大器總的來說是已知的并且用于放大進入的光信號。
[0003]在這方面在再生的與非再生的放大器之間加以區(qū)分。
[0004]一再生的放大器包括一放大介質(zhì)、一光共振器和一光開關(guān)，所述光開關(guān)用于將激光輻射耦合到共振器中或脫離共振器。因此，結(jié)果是，在一再生的放大器中待放大的信號在其光束路徑上的多個循環(huán)的過程中通過放大介質(zhì)和在一共振器內(nèi)被放大。
[0005]與此相對在一非再生的放大器中不存在一共振器。換言之，一非再生的放大器是一無共振器的放大器。在一非再生的放大器中，可以在一唯一的通過放大介質(zhì)的通路中放大待放大的信號。但也有可能的是，這樣放大待放大的信號，即，使得待放大的信號在不同的光束路徑上多次透射放大介質(zhì)。與之相應(yīng)地，一非再生的光學放大器既沒有一光共振器又沒有一光開關(guān)。在最簡單的情況下，光學放大器只包括一光學放大介質(zhì)和一激發(fā)光源。
[0006]由 “Operat1nal characteristics of dual gain single cavity NdiYVO4laser“(PRAMANA-物理雜志，卷58，N0.l，2002 年一月)已知一光振蕩器，其具有一共振器，在其中設(shè)置兩個Nd = YVO4-激光晶體作為放大介質(zhì)。
[0007]也由DE 10 2010 008 017A1已知一具有兩個放大介質(zhì)的光振蕩器。
[0008]由“Generat1n of sub-40 fs pulses from a modelocked dual-gain-mediaNd:glass laser”(Appld.Phys.,冊 74(供給)，第 177-179 頁(2002 年))已知一振型I禹合的振蕩器，其具有一共振器，在其中設(shè)置兩個不同的激光晶體作為放大介質(zhì)。
[0009]也由US 5, 956, 354已知一類似的振型I禹合的振蕩器。
[0010]由 “Regenerative thin disk amplifier with combined gain spectraproducing 500 μ J sub 200 fs pulses”(2009 年五月 11 日 / 卷 17、N0.10/ 光學描述，第8046頁及以后的頁)已知一再生的光學放大器，在其中使用不同的光學放大介質(zhì)。
[0011]也由“Ultrafast double-slap regenerative amplifier with combined gainspectra and intracavity dispers1n compensat1n，，(2010 年十月 11 日/ 卷 18, N0.21/光學描述，第21973等)已知一類似的再生放大器。
[0012]由US 5，956，354已知一激光器,其具有一共振器,在其中設(shè)置兩個不同的激光晶體作為光學放大介質(zhì)。
[0013]由US 6，144，484已知一非再生的光學放大器，其作為放大介質(zhì)具有一激光晶體并且基于cw(連續(xù)波)發(fā)射的原理。
[0014]由US 7，796，671已知一非再生的光學放大器，其作為放大介質(zhì)具有一包括多個通路的激光晶體。
[0015]例如由US 2009/0274183A1已知光纖維放大器，其包括多根接連連接的纖維。
[0016]由US 2009/0279577 Al已知一激光器裝置，在其中作為放大介質(zhì)使用一陶瓷的激光器材料，所述激光器材料具有摻雜梯度。
[0017]由US 2006/0092993 Al已知一振型耦合的光共振器，它具有多個沿光軸接連設(shè)置的放大介質(zhì)。
[0018]由US 7,894, 501 B2(相應(yīng)地EP I 879 271 A2)已知一激光振蕩器，它具有多個放大介質(zhì)。
[0019]此外由WO 90/59399和US 5930283已知具有多個放大介質(zhì)的激光器裝置。
[0020]此外，已知圓盤激光器，其具有多個放大介質(zhì)。在EP 1677394A1、US2002/0075934A1、US 5926494、US2001/0038658 AUffO 00/25394 和 EP 0556977A1 中公開這樣的圓盤激光器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明的目的在于，提供一種具有特別有利的特性的非再生的光學放大器。
[0022]該目的通過權(quán)利要求1中說明的發(fā)明達到。
[0023]本發(fā)明提供一種非再生的光學放大器，所述光學放大器具有至少兩個光學放大介質(zhì)，這兩個光學放大介質(zhì)的材料特性至少部分地是彼此不同的，其中，各放大介質(zhì)的發(fā)射光譜部分重疊。本發(fā)明能夠例如通過發(fā)射帶寬度的放大在一皮秒的范圍內(nèi)放大激光脈沖。
[0024]此外，利用本發(fā)明可以例如針對地影響激發(fā)光在各放大介質(zhì)中的吸收。此外，按照本發(fā)明可以影響放大器的熱特性，以便影響例如在各放大介質(zhì)中在放大器運行時主導的溫度。
[0025]按照本發(fā)明的放大器例如且特別是可以構(gòu)成為短脈沖的或超短脈沖的放大器并且用于具有幾皮秒或更短的脈沖持續(xù)時間的激光脈沖的放大。在這種情況下，為了放大一具有一確定的脈沖持續(xù)時間的脈沖，需要最小的光譜頻帶寬度。所謂脈沖頻帶寬度產(chǎn)生取決于脈沖形式并且對于一 Sech2形的脈沖約0.315的范圍內(nèi)且對于高斯形的脈沖處在約
0.44的范圍內(nèi)。為頻帶寬度被限定的具有一 5皮秒(PS)脈沖持續(xù)時間和一 1064nm中心波長的高斯形脈沖需要例如一至少90GHz的放大頻帶寬度(相應(yīng)地0.34nm)在一皮秒的一脈沖持續(xù)時間已為440GHz的放大頻帶寬度(相應(yīng)地1.66nm)。待放大的脈沖越短，與之相應(yīng)地需要一更寬的放大光譜。
[0026]按照本發(fā)明，光學放大介質(zhì)涉及固體大塊晶體。因此在對纖維激光器分界中本發(fā)明使用固體晶體作為放大介質(zhì)。在相對在一圓盤激光器中使用的放大介質(zhì)的分界中，該放大介質(zhì)沿光軸具有通常在80 μ m與200 μ m之間的小延伸，本發(fā)明作為放大介質(zhì)使用大塊晶體，該大塊晶體沿光軸的延伸大于在一圓盤激光器中的延伸。例如并且特別是在一按照本發(fā)明的非再生的放大器中使用的固體大塊晶體的厚度沿光軸大于1000 μ m。
[0027]例如并且特別是可以在按照本發(fā)明的有>1X10_19/Cm2的發(fā)射作用橫截面(發(fā)射效率)的放大器中使用。在一這樣的實施形式中，本發(fā)明按靈活的方式組合各放大介質(zhì)，它們具有較高的發(fā)射效率并且在相互組合中保證達到一足夠的發(fā)射頻帶寬度。本發(fā)明就這方面組合固體大塊晶體與較窄的發(fā)射光譜和高的發(fā)射作用橫截面，這能夠?qū)崿F(xiàn)一短的或超短的激光脈沖的非再生的放大。從下表中對于不同的激光器材料可分別得知發(fā)射效率和發(fā)射頻帶寬度:
[0028]

【權(quán)利要求】
1.非再生的光學放大器，包括第一光學放大介質(zhì)(5)和至少一個第二光學放大介質(zhì)(5’)，其中，第一放大介質(zhì)(5)的材料特性至少部分地不同于第二放大介質(zhì)(5，)的材料特性，并且各放大介質(zhì)(5、5，)的發(fā)射光譜(圖2)部分地重疊且光學放大介質(zhì)(5、5，)通過固體大塊晶體構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的放大器，其特片在于，各放大介質(zhì)具有>1X 1-1Vcm2的發(fā)射作用橫截面(發(fā)射效率)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的放大器，其特征在于，各固體大塊晶體沿光軸分別具有大于1000 μ m的長度。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的放大器，其特征在于，至少一個放大介質(zhì)(5、5’)具有主晶，所述主晶慘雜有慘雜材料。
5.按照權(quán)利要求4所述的放大器，其特征在于，主晶是或者包括YVO4和/或GdVO4和/或LuVO4和/或Ylf和/或YAG。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的放大器，其特征在于，摻雜材料是Nd和/或Yb。
7.按照上述權(quán)利要求之一項所述的放大器，其特征在于，激發(fā)光源(I或Γ)構(gòu)成用于放大介質(zhì)(5、5，)的模式選擇的縱向的激發(fā)。
8.按照上述權(quán)利要求之一項所述的放大器，其特征在于，用于激發(fā)放大介質(zhì)(5、5，)的激發(fā)光源(1、1’ )具有用于激發(fā)的SOO-1OOOnm的激發(fā)波長。
9.按照上述權(quán)利要求之一項所述的放大器，其特征在于，放大器構(gòu)成為CW(連續(xù)波)放大器或構(gòu)成為短脈沖或超短脈沖放大器。
10.按照上述權(quán)利要求之一項所述的放大器，其特征在于，放大器的輸出信號是具有0.5ps至50ns、特別是0.5ps至1ps的脈沖持續(xù)時間的脈沖信號。
11.按照上述權(quán)利要求之一項所述的放大器，其特征在于，放大介質(zhì)(5、5’)的發(fā)射光譜這樣重疊地選擇，使得產(chǎn)生相對各個發(fā)射光譜光譜加寬的放大光譜。
12.按照上述權(quán)利要求之一項所述的放大器，其特征在于，至少兩個放大介質(zhì)(5、5，)沿激發(fā)光源(I)的入射方向直接彼此接連地設(shè)置。
13.按照權(quán)利要求12所述的放大器，其特征在于，為了針對性地影響吸收分布，至少兩個沿激發(fā)光源(I)的入射方向直接彼此接連設(shè)置的放大介質(zhì)具有不同的吸收特性。
14.按照上述權(quán)利要求之一項所述的放大器，其特征在于，至少一個激光晶體5、5’作為光學放大介質(zhì)相對于放大器的光軸23傾斜設(shè)置。
15.按照上述權(quán)利要求之一項所述的放大器，其特征在于，放大器的輸入信號來自籽晶源、例如振型耦合的和/或其他方式的發(fā)射脈沖的纖維振蕩器或固體振蕩器或半導體激光器。
【文檔編號】H01S3/16GK104185933SQ201280069441
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月13日
【發(fā)明者】M·弗雷德 申請人:新拉塞有限公司