一種全固態雙波長超快激光器的制作方法

本實用新型涉及一種全固態雙波長超快激光器。

背景技術：

基于全固態超快激光器在工業加工和醫療臨床等方面對于高峰值功率的要求，本實用新型提出一種全固態超快激光器的實現方案，主要解決在超短脈寬條件下，激光器功率低、能量弱等問題。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于克服上述現有技術之不足，提供一種全固態雙波長超快激光器。

按照本實用新型提供的一種全固態雙波長超快激光器采用的主要技術方案為：包括種子光源以及與所述種子光源相連接的多程放大模塊和雙波長切換模塊，所述多程放大模塊包括三個45°反射鏡、偏振片、四個晶體、四個法拉第旋光器、1/2波片、兩個泵浦源，所述雙波長切換模塊包括1/2波片、偏振片、KTP晶體、分光鏡、ABS吸收體、窗口，所述1/2波片上設置有電磁閥，外部控制電路通過所述電磁閥控制所述1/2波片實現雙波長外部切換及控制。

本實用新型提供的全固態雙波長超快激光器還可具有如下附屬技術特征：

所述晶體和所述法拉第旋光器間隔設置，所述泵浦源設置在相對設置的兩個所述晶體之間。

兩個所述泵浦源之間以及所述種子光源與所述泵浦源之間均設置有同步延時電路。

所述晶體為Nd：Ce：YAG晶體。

采用本實用新型提供的全固態雙波長超快激光器帶來的有益效果為：本實用新型與傳統方案相比較存在的優勢：

①傳統方案采用雙泵浦模塊，光束在凈體重進行單次傳輸，所能夠放大的倍數是有限的，本方案次用多程放大技術，能夠多次有效的對能量進行放大，提高能量利用率；

②傳統方案沒有對各向異性雙折射晶體的退偏現象進行補償，本方案采用法拉第旋光器修正因退偏所產生的偏振方向偏轉等現象，提高了系統的能量利用率和放大倍率；

③傳統的方案采用濾光片或者兩個出光窗口的方式實現雙波長的切換輸出，本方案采用電路控制電磁閥的方式實現外部控制切換，且使用同一窗口實現了雙波長的輸出。

附圖說明

圖1為本實用新型所述全固態雙波長超快激光器的結構圖。

圖2為本實用新型所述全固態雙波長超快激光器的放大原理圖。

圖3為本實用新型所述全固態雙波長超快激光器中延時電路圖。

圖4為本實用新型所述全固態雙波長超快激光器的多級放大原理圖。

圖5為本實用新型所述全固態雙波長超快激光器的波長切換原理圖。

圖6為本實用新型所述全固態雙波長超快激光器的532nm激光輸出原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳述：

如圖1至圖6所示，按照本實用新型提供的一種全固態雙波長超快激光器的實施例，包括種子光源1以及與所述種子光源1相連接的多程放大模塊14和雙波長切換模塊15，所述多程放大模塊14包括三個45°反射鏡、偏振片3、四個晶體、四個法拉第旋光器5、1/2波片6、兩個泵浦源7，所述雙波長切換模塊15包括1/2波片6、偏振片3、KTP晶體10、分光鏡11、ABS吸收體12、窗口13，所述1/2波片上設置有電磁閥，外部控制電路通過所述電磁閥控制所述帶電磁閥的1/2波片8實現雙波長外部切換及控制。所述晶體和所述法拉第旋光器5間隔設置，所述泵浦源7設置在相對設置的兩個所述晶體之間。兩個所述泵浦源7之間以及所述種子光源1與所述泵浦源7之間均設置有同步延時電路。所述晶體為Nd：Ce：YAG晶體4。

如圖1至圖6所示，按照本實用新型提供的一種全固態雙波長超快激光器工作方法的實施例，包括以下步驟：種子光源1產生的激光經過偏振片3后轉換成有固定振動方向的偏振光，隨后經過Nd：Ce：YAG晶體4的放大，經法拉第旋光器5對偏振方向進行重新矯正，隨后經過1/2波片6后偏振角度變化90°，再次經過Nd：Ce：YAG晶體4放大，隨后經過兩次45°反射鏡的反射，在經過兩次放大和45°反射鏡反射，重復上述過程直至光束可以完全穿過偏振片3并且進入波長切換模塊；

激光經過45°反射鏡反射后，在經過固定有電磁閥的1/2波片8，此時1/2波片處于關閉狀態，隨后經過偏振片9后被反射，然后經過45°反射鏡后再經過KTP晶體10的倍頻，隨后經過分光鏡11后的激光透射進入吸收體，隨后再次經過分光鏡11(1064AR，532HR)的反射后進入窗口13實現輸出。

放大原理

當種子光源1經過放大模組時，根據愛因斯坦的量子力學理論，該能量會被有效放大。如圖3所示，放大模組與種子光源1之間存在延時電路，如圖2所示，當晶體吸收泵浦源7所提供的能量，并且達到最大粒子數反轉狀態時，種子光源1所發出的激光入射并且被晶體成功接收，此時由種子光源1所產生的能量能夠被高效放大；

多級放大原理

種子光源1產生的激光經過偏振片3后轉換成有固定振動方向的偏振光，隨后經過晶體的放大，由于Nd：Ce：YAG屬于各向異性雙折射晶體，有退偏特性，所以需要加入法拉第旋光器5對偏振方向進行重新矯正，隨后經過1/2波片6后偏振角度變化90°，再次經過晶體放大，隨后經過兩次45°反射鏡的反射，在經過兩次放大和45°反射鏡反射，由于偏振的的方向偏轉了90°所以再次經過偏振片3時會被反射，重復上述過程一共經過8次有效放大后，由于偏振角度再次偏轉90°與偏振片3的方向相同，此時光束可以完全穿過偏振片3并且進入波長切換模塊，如圖4所示；

種子光源1→偏振片3(透射)→晶體(功率放大)→旋光器→1/2波片6→晶體(功率放大)→45°反射鏡→旋光器→45°反射鏡→晶體(功率放大)→旋光器→晶體(功率放大)→45°反射鏡→旋光器→偏振片3(反射)→晶體(功率放大)→旋光器→1/2波片6→晶體(功率放大)→45°反射鏡→旋光器→45°反射鏡→晶體(功率放大)→旋光器→晶體(功率放大)→45°反射鏡→旋光器→偏振片3(透射)→進入波長切換模塊

波長切換原理

A.1064nm激光輸出：

經過功率放大后的激光經過45°反射鏡反射后，經過固定有1/2波片6的電磁閥，此時1/2波片6處于開啟狀態(振動方向未發生偏轉)，隨后經過偏振片3(偏振片3的角度與光的振動方向一致)，在經過分光鏡11后進入輸出窗口13，如圖5所示；

功率放大后的激光→帶有電磁閥(開啟)的1/2波片8的→偏振片3→分光鏡11→窗口13

B.532nm激光輸出：

經過功率放大后的激光經過45°反射鏡反射后，在經過固定有1/2波片6的電磁閥，此時1/2波片6處于關閉狀態(振動方向偏轉90°)，隨后經過偏振片3后被反射(偏振片3的角度與光的振動方向垂直)，然后經過45°反射鏡后再經過KTP晶體10的倍頻，將部分1064nm的激光轉換成532nm的激光，隨后經過分光鏡11(1064AR，532HR)后1064nm波長的激光透射進入吸收體，532nm波長的激光被反射，隨后再次經過分光鏡11(1064AR，532HR)的反射后進入窗口13實現532nm波長輸出，如圖6所示；

功率放大后的激光→帶有電磁閥(關閉)的1/2波片8的→偏振片3→45°反射鏡→KTP晶體10→分光鏡11→分光鏡11→窗口13

以上所述的實施例，只是本實用新型較優選的具體實施方式的一種，本領域的技術人員在本實用新型技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本實用新型的保護范圍內。