一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種固體激光器，特別涉及一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，屬于激光領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]具有窄脈沖寬度、大能量的固體激光器在激光醫(yī)療、非線性光學(xué)、精密加工和激光通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前為了獲得較大能量的亞納秒或皮秒脈沖的輸出，往往需要采用半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)鎖模技術(shù)獲得納焦耳量級(jí)的鎖模序列，再結(jié)合再生放大器獲得毫焦耳的輸出，最后通過(guò)行波放大器對(duì)脈沖進(jìn)行進(jìn)一步放大。這種方式的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，且再生放大器對(duì)信號(hào)的控制提出了更高的要求，價(jià)格也相對(duì)昂貴，從而限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的采用鎖模技術(shù)結(jié)合放大技術(shù)獲得窄脈沖寬度、大能量的激光結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的問(wèn)題，提供一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器。
[0004]本實(shí)用新型所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器包括由種子光激光器1、光隔離器2、整形器一3、偏振器件一4、放大器一5、偏振器件二 6、SBS脈沖壓縮器7、整形器二 8和放大器二 9 ；
[0005]種子光激光器1產(chǎn)生的線性偏振光依次經(jīng)過(guò)光隔離器2、整形器一 3、偏振器件一 4、放大器一 5和偏振器件二 6后，進(jìn)入SBS脈沖壓縮器7，從SBS脈沖壓縮器7返回的光依次經(jīng)過(guò)偏振器件二 6、放大器一5、偏振器件一4、整形器二8和放大器二9后，從放大器二9出射；
[0006]偏振器件一4用于使水平方向偏振的激光透射，垂直方向偏振的激光反射;偏振器件二 6用于使正向和反向兩次通過(guò)該器件的光偏振態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即水平偏振光兩次通過(guò)該器件后變成垂直偏振光，垂直偏振光兩次通過(guò)該器件后變成水平偏振光。
[0007]受激布里淵散射(StimulatedBrillouin Scattering，簡(jiǎn)稱SBS)，是一種能夠有效獲得激光脈沖壓縮的技術(shù)手段，同時(shí)，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、相位共軛和輸出的Stokes光的光束質(zhì)量好等特性。因此，利用SBS技術(shù)獲得具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能量較大的超短脈沖激光輸出具有重要的研究意義，也是推動(dòng)超短脈沖激光器工程應(yīng)用的關(guān)鍵動(dòng)力。
[0008]本實(shí)用新型的獲得的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，可通過(guò)控制SBS脈沖壓縮器的工作物質(zhì)、結(jié)構(gòu)及長(zhǎng)度，獲得不同脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的激光輸出；通過(guò)控制放大器一與放大器二的延時(shí)和電壓，獲得不同的能量輸出；該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)更為低廉，輸出能量大，且輸出為光束質(zhì)量好的激光。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為實(shí)施方式二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2至圖6為實(shí)施方式一中的五種不同結(jié)構(gòu)的SBS脈沖壓縮器7;
[0011]圖7至圖13為實(shí)施方式七中的七種不同結(jié)構(gòu)的整形器；
[0012]圖14是實(shí)施方式一中輸出壓縮后脈沖的波形圖，壓縮后脈沖寬度約為5ns;
[0013]圖15是實(shí)施方式一中輸出壓縮后脈沖的波形圖，壓縮后脈沖寬度約為600ps;
[0014]圖16是實(shí)施方式一中輸出壓縮后脈沖的波形圖，壓縮后脈沖寬度約為500ps;
[0015]圖17是實(shí)施方式一中輸出壓縮后脈沖的波形圖，壓縮后脈沖寬度約為400ps。
【具體實(shí)施方式】
[0016]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖9、圖14至圖17說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器包括由種子光激光器1、光隔離器2、整形器一3、偏振器件一4、放大器一5、偏振器件二 6、SBS脈沖壓縮器7、整形器二 8和放大器二 9 ；
[0017]種子光激光器1產(chǎn)生的線性偏振光依次經(jīng)過(guò)光隔離器2、整形器一 3、偏振器件一 4、放大器一 5和偏振器件二 6后，進(jìn)入SBS脈沖壓縮器7，從SBS脈沖壓縮器7返回的光依次經(jīng)過(guò)偏振器件二 6、放大器一5、偏振器件一4、整形器二8和放大器二9后，從放大器二9出射；
[0018]偏振器件一4用于使水平方向偏振的激光透射，垂直方向偏振的激光反射;偏振器件二6的功能是使正向和反向兩次通過(guò)該器件的光偏振態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即水平偏振光兩次通過(guò)該器件后變成垂直偏振光，垂直偏振光兩次通過(guò)該器件后變成水平偏振光。
[0019]種子光激光器1產(chǎn)生線性偏振、窄激光線寬輸出。光隔離器2可以使激光單向傳輸。偏振器件一 4可實(shí)現(xiàn)某一偏振方向的光透過(guò)，其他偏振方向的光反射。偏振器件二 6可將兩次通過(guò)的激光進(jìn)行偏振態(tài)的反轉(zhuǎn)(s光與P光之間轉(zhuǎn)換)；SBS脈沖壓縮器7能夠?qū)崿F(xiàn)注入激光的脈沖壓縮。SBS脈沖壓縮器7可采用多種結(jié)構(gòu)，如圖2至圖6所示。
[0020]可通過(guò)控制種子光激光器1經(jīng)過(guò)放大器一 5后的激光能量，以及SBS脈沖壓縮器7的長(zhǎng)度、工作物質(zhì)、內(nèi)置透鏡的焦距和位置，來(lái)調(diào)整從放大器一5出射的激光的脈寬、脈沖壓縮效率和輸出能量，此時(shí)獲得的出射光為小能量壓縮后的基頻光，從放大器一 5出射的激光經(jīng)過(guò)整形器二8和放大器二9后獲得放大的基頻光能量輸出，如圖14至圖17所示，實(shí)驗(yàn)得到脈寬分別為5ns、600ps、500ps及400ps的輸出波形。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，所述固體激光器還包括整形器三10、非線性頻率轉(zhuǎn)換器11和分光器12，從放大器二 9出射的激光依次經(jīng)過(guò)整形器三10、非線性頻率轉(zhuǎn)換器11和分光器12后，從分光器12出射。
[0022]從放大器二 9出射的激光依次經(jīng)過(guò)整形器三10和非線性頻率轉(zhuǎn)換器11和分光器12后，能夠獲得不同激光波長(zhǎng)的合并輸出。
[0023]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一和二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，SBS脈沖壓縮器7的工作物質(zhì)為氣體、液體或固體。
[0024]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式三所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，SBS脈沖壓縮器7由一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立裝置構(gòu)成。能夠?qū)崿F(xiàn)注入激光的脈沖壓縮。
[0025]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，非線性頻率轉(zhuǎn)換器11為二倍頻器、三倍頻器、四倍頻器、和頻器或光參量振蕩器。
[0026]通過(guò)控制非線性頻率轉(zhuǎn)換器的晶體和匹配方式，獲得不同波長(zhǎng)的激光輸出。
[0027]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，分光器12為單一的分色元件或多個(gè)分色元件的組合。
[0028]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖7至圖13說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，整形器一3、整形器二8和整形器三10為擴(kuò)束鏡、縮束鏡或小孔光闌，或擴(kuò)束鏡、縮束鏡及小孔光闌的組合。
[0029]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，放大器一5和放大器二9內(nèi)均包含多個(gè)放大模塊，且每個(gè)放大模塊的電壓和延時(shí)相同或者不同。
[0030]通過(guò)控制放大器一與放大器二的延時(shí)、電壓，獲得不同的能量輸出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，它包括由種子光激光器(1)、光隔離器(2)、整形器一 (3)、偏振器件一 (4)、放大器一 (5)、偏振器件二 (6)、SBS脈沖壓縮器(7)、整形器二(8)和放大器二(9); 種子光激光器(1)產(chǎn)生的線性偏振光依次經(jīng)過(guò)光隔離器(2)、整形器一 (3)、偏振器件一(4)、放大器一(5)和偏振器件二(6)后，進(jìn)入SBS脈沖壓縮器(7)，從SBS脈沖壓縮器(7)返回的光依次經(jīng)過(guò)偏振器件二(6)、放大器一(5)、偏振器件一(4)、整形器二(8)和放大器二(9)后，從放大器二(9)出射； 偏振器件一 (4)用于使水平方向偏振的激光透射，垂直方向偏振的激光反射;偏振器件二 (6)用于使正向和反向兩次通過(guò)的光偏振態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即水平偏振光兩次通過(guò)該器件后變成垂直偏振光，垂直偏振光兩次通過(guò)該器件后變成水平偏振光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，所述固體激光器還包括整形器三(10)、非線性頻率轉(zhuǎn)換器(11)和分光器(12)，從放大器二(9)出射的激光依次經(jīng)過(guò)整形器三(10)、非線性頻率轉(zhuǎn)換器(11)和分光器(12)后，從分光器(12)出射。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，SBS脈沖壓縮器(7)的工作物質(zhì)為氣體、液體或固體。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，SBS脈沖壓縮器(7)由一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立裝置構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)注入激光的脈沖壓縮。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，非線性頻率轉(zhuǎn)換器(11)為二倍頻器、三倍頻器、四倍頻器、和頻器或光參量振蕩器。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，分光器(12)為單一的分色元件或多個(gè)分色元件的組合。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，整形器一(3)、整形器二(8)和整形器三(10)為擴(kuò)束鏡、縮束鏡或小孔光闌，或擴(kuò)束鏡、縮束鏡及小孔光闌的組合。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，放大器一(5)和放大器二(9)內(nèi)均包含多個(gè)放大模塊，且每個(gè)放大模塊的電壓和延時(shí)相同或者不同。
【專利摘要】一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，涉及百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器。它為了解決現(xiàn)有的采用鎖模技術(shù)結(jié)合放大技術(shù)獲得窄脈沖寬度、大能量的激光結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的問(wèn)題。種子光激光器產(chǎn)生的線性偏振光依次經(jīng)過(guò)光隔離器、整形器一、偏振器件一、放大器一和偏振器件二后，進(jìn)入SBS脈沖壓縮器，從SBS脈沖壓縮器返回的光依次經(jīng)過(guò)偏振器件二、放大器一、偏振器件一、整形器二和放大器二后，從放大器二出射。該激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)更為低廉，輸出能量大，且輸出為光束質(zhì)量好的激光，適用于激光醫(yī)療、非線性光學(xué)、精密加工和激光通信領(lǐng)域。
【IPC分類】H01S3/101, H01S3/098, H01S3/16
【公開(kāi)號(hào)】CN205141358
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520950592
【發(fā)明人】呂志偉, 王雨雷
【申請(qǐng)人】呂志偉
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日