專利名稱：全固態(tài)皮秒激光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全固態(tài)固體激光技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種全固態(tài)皮秒激光放大器。
背景技術(shù)：
全固態(tài)高重頻皮秒激光器在工業(yè)精密加工、衛(wèi)星激光測(cè)距、精密測(cè)量、頻率變換、物質(zhì)相互作用等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前低功率全固態(tài)皮秒激光器不能滿足應(yīng)用要求，需要通過短脈沖放大技術(shù)，將低功率的皮秒激光脈沖放大到所需功率的皮秒脈沖以滿足各領(lǐng)域的應(yīng)用需求。在2007年10月17日公開的發(fā)明專利CN101055401A中提到一種全固態(tài)kHz皮秒激光脈沖再生放大器，包括第一偏振片、λ /2波片和法拉第光學(xué)旋轉(zhuǎn)器構(gòu)成的再生放大器種子光導(dǎo)入和放大光導(dǎo)出裝置；具有增益介質(zhì)的放大諧振腔，增益介質(zhì)由激光晶體、泵浦源，熱沉組成；沿光的傳播方向還依次經(jīng)過包括第二偏振片、第一 λ/4波片、普克爾盒、第三偏振片，放大諧振腔的兩個(gè)腔鏡由第一全反腔鏡和第二全反腔鏡構(gòu)成，為平平腔結(jié)構(gòu)，諧振腔內(nèi)設(shè)置第二 λ/4波片和負(fù)透鏡，其中，第二 λ/4波片設(shè)置在激光晶體和第二全反腔鏡間，波片的快軸與入射的線偏振光的光矢量平行，負(fù)透鏡設(shè)置在激光晶體和第二 λ /4波片之間或第二 λ /4波片和第二全反腔鏡之間；所述的激光晶體為Nd =YAG棒；所述的泵浦源為準(zhǔn)連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光二極管列陣，泵浦源工作頻率為1kHz。然而利用摻Nd:YAG離子的第一激光晶體雖然具有增益高、來源廣、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，但是其嚴(yán)重的熱退偏效應(yīng)不能滿足高平均功率、高光束質(zhì)量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種可以克服上述缺陷的全固態(tài)皮秒激光放大器，其中采用摻Y(jié)b離子的第一激光晶體，這樣可實(shí)現(xiàn)高重復(fù)頻率、高功率、高單脈沖能量、高光束質(zhì)量的1064nm波長激光放大。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種全固態(tài)皮秒激光放大器，包括種子源；第一薄膜偏振片、第二薄膜偏振片、法拉第旋光器和λ /2波片構(gòu)成的種子光導(dǎo)入和放大光導(dǎo)出裝置；第一泵浦光源；再生腔；所述再生腔的兩個(gè)腔鏡包括第一凹面鏡和第二凹面鏡，在所述再生腔內(nèi)沿光傳播方向還依次設(shè)有普克爾盒、第一 λ/4波片、第三薄膜偏振片、第四薄膜偏振片、第三凹面鏡、第一凸面鏡、第一激光晶體、第二凸面鏡、第四凹面鏡，所述第一激光晶體為Yb =YAG棒。優(yōu)選地,所述第一泵浦光源依次由第一半導(dǎo)體激光器、第一準(zhǔn)直鏡和第一聚焦鏡構(gòu)成。優(yōu)選地，所述種子源依次包括第二泵浦光源、第二激光晶體、第五凹面鏡、楔形輸出鏡、平面全反鏡、第六凹面鏡和半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，在所述第二激光晶體的左側(cè)還 設(shè)置有反射膜，所述反射膜和所述半導(dǎo)體可飽和吸收鏡構(gòu)成振蕩腔。
優(yōu)選地，所述第二激光晶體為Nd YV04棒。優(yōu)選地，所述第二泵浦光源依次由第二半導(dǎo)體激光器(19)、第二準(zhǔn)直鏡(20)和第二聚焦鏡(21)構(gòu)成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明在采用摻Y(jié)b離子的第一激光晶體在1064nm處的發(fā)射截面小，約為O.1 X lCT2°cm2,但同時(shí)在1064nm處無再吸收；
2、本發(fā)明在放大器中采用摻Y(jié)b離子的第一激光晶體代替摻Nd離子的第一激光晶體，它具有量子效率高、上能級(jí)壽命長、熱產(chǎn)出率低，易獲得高功率、高光束質(zhì)量的激光輸出；3、本發(fā)明在種子源中采用增益高、來源廣和價(jià)格低的Nd YV04的第二激光晶體與放大器中采用Yb =YAG的第一激光晶體相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)高功率、高效率和高光束質(zhì)量皮秒激光輸出


圖1為Yb3+的吸收譜線和發(fā)射譜線；圖2為本發(fā)明中全固態(tài)皮秒激光放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中種子源的結(jié)構(gòu)示意圖。主要符號(hào)說明如下1-第一凹面鏡2-普克爾盒3-第一 λ /4波片4-第三薄膜偏振片5-法拉第旋光器6- λ /2波片7-第一薄膜偏振片8-第二薄膜偏振片9-第三凹面鏡10-第四薄膜偏振片11-第二凹面鏡12-第四凹面鏡13-第二凸面鏡14-第一激光晶體15-第一凹面鏡16-第一聚焦鏡17-第一準(zhǔn)直鏡18-第一半導(dǎo)體激光器19-第二半導(dǎo)體激光器20-第二準(zhǔn)直鏡21-第二聚焦鏡22-第二激光晶體23-第五凹面鏡24-楔形輸出鏡25-平面全反鏡26-第六凹面鏡27-半導(dǎo)體可飽和吸收鏡
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖2所示，本發(fā)明中全固態(tài)皮秒激光放大器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括種子源；第一薄膜偏振片7、第二薄膜偏振片8、法拉第旋光器5和λ /2波片6構(gòu)成的種子光導(dǎo)入和放大光導(dǎo)出裝置；第一泵浦光源；再生腔；再生腔的兩個(gè)腔鏡包括第一凹面鏡I和第二凹面鏡11，在所述再生腔內(nèi)沿光傳播方向還依次設(shè)有普克爾盒2、第一 λ/4波片3、第三薄膜偏振片4、第四薄膜偏振片10、第三凹面鏡9、第一凸面鏡15、第一激光晶體14、第二凸面鏡13、第四凹面鏡12,第一激光晶體14為Yb :YAG棒。其中,第一泵浦光源依次由第一半導(dǎo)體激光器18、第一準(zhǔn)直鏡17和第一聚焦鏡16構(gòu)成。如圖1所示，Yb3+在1030nm發(fā)射譜線的峰值最高，同時(shí)有吸收譜線。在1064nm發(fā)射譜線的值很小，同時(shí)沒有任何吸收。本發(fā)明在放大器中采用摻Y(jié)b離子的第一激光晶體代替摻Nd離子的激光晶體，它具有量子效率高、上能級(jí)壽命長、熱產(chǎn)出率低，易獲得高功率、高光束質(zhì)量的激光輸出。如圖3所示，本發(fā)明種子源的結(jié)構(gòu)示意圖，依次包括第二泵浦光源、第二激光晶體22、第五凹面鏡23、楔形輸出鏡24、平面全反鏡25、第六凹面鏡26和半導(dǎo)體可飽和吸收鏡27，在第二激光晶體22的左側(cè)還設(shè)置有反射膜，反射膜和半導(dǎo)體可飽和吸收鏡27構(gòu)成振蕩腔。其中，第二泵浦光源可以依次由第二半導(dǎo)體激光器19、第二準(zhǔn)直鏡20和第二聚焦鏡21構(gòu)成。在發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第二激光晶體為Nd YV04棒。本發(fā)明在種子源中采用增益高、來源廣和價(jià)格低的Nd YV04的第二激光晶體與放大器中采用Yb =YAG的第一激光晶體相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)高功率、高效率和高光束質(zhì)量皮秒激光輸出。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全固態(tài)皮秒激光放大器，包括種子源；第一薄膜偏振片(7)、第二薄膜偏振片 (8)、法拉第旋光器(5)和λ/2波片(6)構(gòu)成的種子光導(dǎo)入和放大光導(dǎo)出裝置；第一泵浦光源；再生腔；其特征在于，所述再生腔的兩個(gè)腔鏡包括第一凹面鏡(I)和第二凹面鏡(11)， 在所述再生腔內(nèi)沿光傳播方向還依次設(shè)有普克爾盒(2)、第一 λ/4波片(3)、第三薄膜偏振片(4)、第四薄膜偏振片(10)、第三凹面鏡(9)、第一凸面鏡(15)、第一激光晶體(14)、第二凸面鏡(13)、第四凹面鏡(12)，所述第一激光晶體(14)為Yb :YAG棒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)皮秒激光放大器，其特征在于，所述第一泵浦光源依次由第一半導(dǎo)體激光器(18)、第一準(zhǔn)直鏡(17)和第一聚焦鏡(16)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)皮秒激光放大器，其特征在于，所述種子源依次包括第二泵浦光源、第二激光晶體(22)、第五凹面鏡(23)、楔形輸出鏡(24)、平面全反鏡(25)、 第六凹面鏡(26)和半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(27)，在所述第二激光晶體(22)的左側(cè)還設(shè)置有反射膜，所述反射膜和所述半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(27)構(gòu)成振蕩腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全固態(tài)皮秒激光放大器，其特征在于，所述第二激光晶體 (22)為 Nd YV04 棒。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全固態(tài)皮秒激光放大器，其特征在于，所述第二泵浦光源依次由第二半導(dǎo)體激光器(19)、第二準(zhǔn)直鏡(20)和第二聚焦鏡(21)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全固態(tài)固體激光技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種全固態(tài)皮秒激光放大器，包括種子源；第一薄膜偏振片、第二薄膜偏振片、法拉第旋光器和λ/2波片構(gòu)成的種子光導(dǎo)入和放大光導(dǎo)出裝置；第一泵浦光源；再生腔；所述再生腔的兩個(gè)腔鏡包括第一凹面鏡和第二凹面鏡，在所述再生腔內(nèi)沿光傳播方向還依次設(shè)有普克爾盒、第一λ/4波片、第三薄膜偏振片、第四薄膜偏振片、第三凹面鏡。第一凸面鏡、第一激光晶體、第二凸面鏡、第四凹面鏡，所述第一激光晶體為YbYAG棒。本發(fā)明在放大器中采用摻Y(jié)b離子的第一激光晶體代替摻Nd離子的激光晶體，它具有量子效率高、上能級(jí)壽命長、熱產(chǎn)出率低，易獲得高功率、高光束質(zhì)量的激光輸出。
文檔編號(hào)H01S3/0941GK103022886SQ20131000264
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者陳檬, 陳立元, 李港, 彭志剛 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)