基于調(diào)q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于飛秒激光技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器，以解決傳統(tǒng)超短脈沖激光器對(duì)環(huán)境依賴性高的弊端。本實(shí)用新型所提供的超短脈沖的激光器包括半導(dǎo)體激光源和依次設(shè)置在半導(dǎo)體激光源輸出光路上的腔鏡、增益介質(zhì)、調(diào)Q元件、非線性玻璃波導(dǎo)、耦合輸出鏡和脈沖壓縮器。本實(shí)用新型基于調(diào)Q技術(shù)，結(jié)合非線性玻璃波導(dǎo)光譜展寬技術(shù)和脈沖壓縮技術(shù)可獲得超短脈沖激光，具有更高的穩(wěn)定性，對(duì)環(huán)境依賴性小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低。
【專利說(shuō)明】
基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于飛秒激光技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]超短脈沖通常是指脈沖寬度在皮秒至飛秒量級(jí)的激光脈沖，這種激光脈沖在基礎(chǔ)科學(xué)研究、商業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域具有不可或缺的作用。目前常用的超短脈沖激光器主要通過(guò)鎖模技術(shù)來(lái)獲得超短脈沖激光，而這種鎖模超短脈沖激光器具有如下缺點(diǎn):(I)對(duì)工作條件和外界環(huán)境的要求較為苛刻，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求:由于鎖模超短脈沖激光器通常是利用被動(dòng)非線性器件產(chǎn)生周期性調(diào)制，或利用激活介質(zhì)本身的非線性效應(yīng)對(duì)振蕩光束進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制、相位鎖定，因此傳統(tǒng)的鎖模超短脈沖激光器要求腔內(nèi)功率密度足夠高，但是過(guò)度的自調(diào)制會(huì)引起鎖模的不穩(wěn)定，導(dǎo)致鎖模超短脈沖激光器對(duì)外界的擾動(dòng)非常靈敏。(2)鎖模超短脈沖激光器的重復(fù)頻率通常大于10MHz，因此即使有較高的平均輸出功率，單脈沖能量仍然較低。(3)由于在激光材料加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生等離子體，受等離子屏蔽效應(yīng)的影響，通過(guò)鎖模超短脈沖激光器獲得的高重復(fù)頻率激光脈沖并不適用。(4)鎖模超短脈沖激光器的機(jī)械敏感度高，光路校準(zhǔn)困難，容易出現(xiàn)自調(diào)Q現(xiàn)象。(5)為了降低鎖模超短脈沖激光器的重復(fù)頻率，同時(shí)提高平均輸出功率和單脈沖能量，保持脈沖穩(wěn)定性，需要額外使用脈沖選擇器、激光放大器等設(shè)備，導(dǎo)致激光系統(tǒng)的復(fù)雜程度、技術(shù)難度以及成本增大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為解決【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)鎖模超短脈沖激光器對(duì)工作環(huán)境的高度依賴性，本實(shí)用新型提供了一種穩(wěn)定性高的基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0005]基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器包括半導(dǎo)體激光源、腔鏡、增益介質(zhì)和耦合輸出鏡;其特殊之處在于:還包括調(diào)Q元件、非線性玻璃波導(dǎo)和脈沖壓縮器。腔鏡、增益介質(zhì)、調(diào)Q元件、非線性玻璃波導(dǎo)、耦合輸出鏡和脈沖壓縮器依次設(shè)置在半導(dǎo)體激光源的輸出光路上。
[0006]上述調(diào)Q元件可以是主動(dòng)調(diào)Q元件，也可以是被動(dòng)調(diào)Q元件。
[0007]上述主動(dòng)調(diào)0元件為0*?、101\1^13或880，被動(dòng)調(diào)0元件為(>:￥46或半導(dǎo)體可飽和吸收體。
[0008]上述非線性玻璃波導(dǎo)是通過(guò)對(duì)摻雜了多種金屬離子的非線性玻璃材料進(jìn)行激光光刻的方法獲得的。
[0009]上述非線性玻璃材料是具有極高的折射率和非線性折射率的硫系玻璃或氟化玻璃。
[0010]上述硫系玻璃為硫化鎵鑭玻璃；上述氟化玻璃為ZBLAN玻璃;摻雜元素是釹元素(Nd)或鐿元素(Yb)。[0011 ]上述脈沖壓縮器是啁啾體布拉格光柵、光柵對(duì)或棱鏡對(duì)。
[0012]本實(shí)用新型基于調(diào)Q技術(shù)，結(jié)合非線性玻璃波導(dǎo)光譜展寬技術(shù)和脈沖壓縮技術(shù)可獲得超短脈沖激光，具有更高的穩(wěn)定性，有效解決了傳統(tǒng)超短脈沖激光器對(duì)環(huán)境的高度依賴的弊端。
[0013]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型所提供的基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器穩(wěn)定性高，對(duì)環(huán)境依賴性小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]其中:1-半導(dǎo)體激光源;2-腔鏡;3-增益介質(zhì);4-調(diào)Q元件;5_非線性玻璃波導(dǎo);6_耦合輸出鏡;7-脈沖壓縮器;71 -啁啾體布拉格光柵;7 2-光柵對(duì);7 3-棱鏡對(duì)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型所提供的基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器包括依次設(shè)置的半導(dǎo)體激光源1、腔鏡2、增益介質(zhì)3、調(diào)Q元件4、非線性玻璃波導(dǎo)5、耦合輸出鏡6和脈沖壓縮器7。腔鏡2設(shè)置在半導(dǎo)體激光源I的輸出光路上，增益介質(zhì)3設(shè)置在腔鏡2的輸出光路上，調(diào)Q元件4設(shè)置在增益介質(zhì)3的輸出光路上，非線性玻璃波導(dǎo)5設(shè)置在調(diào)Q元件4的輸出光路上，耦合輸出鏡6設(shè)置在非線性玻璃波導(dǎo)5的輸出光路上，脈沖壓縮器7設(shè)置在耦合輸出鏡6的輸出光路上。
[0021]本實(shí)用新型的調(diào)Q元件4可以是主動(dòng)調(diào)Q元件(例如KD*P、KTP、RTP或ΒΒ0)，也可以是被動(dòng)調(diào)Q元件(例如Cr: YAG或半導(dǎo)體可飽和吸收體)。
[0022]本實(shí)用新型的非線性玻璃波導(dǎo)5是通過(guò)對(duì)摻雜了多種金屬元素(例如釹元素或鐿元素)的非線性玻璃材料進(jìn)行激光光刻的方法獲得的，并且非線性玻璃材料采用具有極高的折射率和非線性折射率的硫系玻璃(例如硫化鎵鑭玻璃)或氟化玻璃(例如ZBLAN玻璃)。
[0023]本實(shí)用新型的脈沖壓縮器7是用于將耦合輸出鏡6輸出的具有線性啁啾的納秒或皮秒激光壓縮為飛秒脈沖激光，脈沖壓縮器7可采用啁啾體布拉格光柵71(如圖2所示)、光柵對(duì)72 (如圖3所示)或棱鏡對(duì)73 (如圖4所示)。
[0024]本實(shí)用新型的工作原理和工作過(guò)程為:本實(shí)用新型采用半導(dǎo)體激光源I作為栗浦源，栗浦光通過(guò)腔鏡2進(jìn)入增益介質(zhì)3，腔鏡2和耦合輸出鏡6構(gòu)成諧振腔，由增益介質(zhì)3吸收栗浦光，產(chǎn)生在諧振腔內(nèi)反復(fù)多次振蕩的連續(xù)振蕩光。使用調(diào)Q元件4對(duì)諧振腔內(nèi)的連續(xù)振蕩光進(jìn)行調(diào)制，在調(diào)Q元件4的后側(cè)(即調(diào)Q元件4的輸出光路上)設(shè)置非線性玻璃波導(dǎo)5，利用非線性玻璃波導(dǎo)5的非線性特性，基于自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、受激拉曼散射等三階非線性光學(xué)效應(yīng)的相互作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振腔內(nèi)連續(xù)振蕩光的調(diào)制和光譜展寬后，從耦合輸出鏡6輸出具有線性啁啾的寬光譜納秒或皮秒脈沖激光。從耦合輸出鏡6輸出的納秒或皮秒脈沖激光進(jìn)入脈沖壓縮器7，脈沖壓縮器7通過(guò)提供相反的啁啾實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮，最終輸出皮秒至飛秒量級(jí)的脈沖激光。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器，包括半導(dǎo)體激光源、腔鏡、增益介質(zhì)和耦合輸出鏡;其特征在于:還包括調(diào)Q元件、非線性玻璃波導(dǎo)和脈沖壓縮器;所述腔鏡、增益介質(zhì)、調(diào)Q元件、非線性玻璃波導(dǎo)、耦合輸出鏡和脈沖壓縮器依次設(shè)置在半導(dǎo)體激光源的輸出光路上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器，其特征在于:所述調(diào)Q元件為主動(dòng)調(diào)Q元件或被動(dòng)調(diào)Q元件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器，其特征在于:所述主動(dòng)調(diào)Q元件為KD*P、KTP、RTP或BBO ；所述被動(dòng)調(diào)Q元件為Cr: YAG或半導(dǎo)體可飽和吸收體。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器，其特征在于:所述非線性玻璃波導(dǎo)是通過(guò)對(duì)摻雜了多種金屬離子的非線性玻璃材料進(jìn)行激光光刻的方法獲得的。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器，其特征在于:所述非線性玻璃材料是具有極高的折射率和非線性折射率的硫系玻璃或氟化玻璃。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器，其特征在于:所述硫系玻璃為硫化鎵鑭玻璃;所述氟化玻璃為ZBLAN玻璃;摻雜元素是釹元素(Nd)或鐿元素(Yb)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于調(diào)Q方式產(chǎn)生超短脈沖的激光器，其特征在于:所述脈沖壓縮器是啁啾體布拉格光柵、光柵對(duì)或棱鏡對(duì)。
【文檔編號(hào)】H01S3/11GK205543681SQ201620055284
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月20日
【發(fā)明人】孫哲, 程光華
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所