基于調q方式產生超短脈沖的激光器的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于飛秒激光技術領域,提供了一種基于調Q方式產生超短脈沖的激光器,以解決傳統超短脈沖激光器對環境依賴性高的弊端。本實用新型所提供的超短脈沖的激光器包括半導體激光源和依次設置在半導體激光源輸出光路上的腔鏡、增益介質、調Q元件、非線性玻璃波導、耦合輸出鏡和脈沖壓縮器。本實用新型基于調Q技術,結合非線性玻璃波導光譜展寬技術和脈沖壓縮技術可獲得超短脈沖激光,具有更高的穩定性,對環境依賴性小,結構簡單且成本低。
【專利說明】
基于調Q方式產生超短脈沖的激光器
技術領域
[0001]本實用新型屬于飛秒激光技術領域,涉及一種基于調Q方式產生超短脈沖的激光器。
【背景技術】
[0002]超短脈沖通常是指脈沖寬度在皮秒至飛秒量級的激光脈沖,這種激光脈沖在基礎科學研究、商業、工業領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鎖模技術來獲得超短脈沖激光,而這種鎖模超短脈沖激光器具有如下缺點:(I)對工作條件和外界環境的要求較為苛刻,難以滿足工業生產的要求:由于鎖模超短脈沖激光器通常是利用被動非線性器件產生周期性調制,或利用激活介質本身的非線性效應對振蕩光束進行強度調制、相位鎖定,因此傳統的鎖模超短脈沖激光器要求腔內功率密度足夠高,但是過度的自調制會引起鎖模的不穩定,導致鎖模超短脈沖激光器對外界的擾動非常靈敏。(2)鎖模超短脈沖激光器的重復頻率通常大于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程中會產生等離子體,受等離子屏蔽效應的影響,通過鎖模超短脈沖激光器獲得的高重復頻率激光脈沖并不適用。(4)鎖模超短脈沖激光器的機械敏感度高,光路校準困難,容易出現自調Q現象。(5)為了降低鎖模超短脈沖激光器的重復頻率,同時提高平均輸出功率和單脈沖能量,保持脈沖穩定性,需要額外使用脈沖選擇器、激光放大器等設備,導致激光系統的復雜程度、技術難度以及成本增大。
【實用新型內容】
[0003]為解決【背景技術】中傳統鎖模超短脈沖激光器對工作環境的高度依賴性,本實用新型提供了一種穩定性高的基于調Q方式產生超短脈沖的激光器。
[0004]本實用新型的技術方案:
[0005]基于調Q方式產生超短脈沖的激光器包括半導體激光源、腔鏡、增益介質和耦合輸出鏡;其特殊之處在于:還包括調Q元件、非線性玻璃波導和脈沖壓縮器。腔鏡、增益介質、調Q元件、非線性玻璃波導、耦合輸出鏡和脈沖壓縮器依次設置在半導體激光源的輸出光路上。
[0006]上述調Q元件可以是主動調Q元件,也可以是被動調Q元件。
[0007]上述主動調0元件為0*?、101\1^13或880,被動調0元件為(>:¥46或半導體可飽和吸收體。
[0008]上述非線性玻璃波導是通過對摻雜了多種金屬離子的非線性玻璃材料進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、光柵對或棱鏡對。
[0012]本實用新型基于調Q技術,結合非線性玻璃波導光譜展寬技術和脈沖壓縮技術可獲得超短脈沖激光,具有更高的穩定性,有效解決了傳統超短脈沖激光器對環境的高度依賴的弊端。
[0013]本實用新型的優點是:本實用新型所提供的基于調Q方式產生超短脈沖的激光器穩定性高,對環境依賴性小,結構簡單且成本低。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結構不意圖;
[0015]圖2為本實用新型的實施例一的結構示意圖;
[0016]圖3為本實用新型的實施例二的結構示意圖;
[0017]圖4為本實用新型的實施例三的結構示意圖;
[0018]其中:1-半導體激光源;2-腔鏡;3-增益介質;4-調Q元件;5_非線性玻璃波導;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;7 3-棱鏡對。
【具體實施方式】
[0019]下面結合說明書附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的說明。
[0020]如圖1所示,本實用新型所提供的基于調Q方式產生超短脈沖的激光器包括依次設置的半導體激光源1、腔鏡2、增益介質3、調Q元件4、非線性玻璃波導5、耦合輸出鏡6和脈沖壓縮器7。腔鏡2設置在半導體激光源I的輸出光路上,增益介質3設置在腔鏡2的輸出光路上,調Q元件4設置在增益介質3的輸出光路上,非線性玻璃波導5設置在調Q元件4的輸出光路上,耦合輸出鏡6設置在非線性玻璃波導5的輸出光路上,脈沖壓縮器7設置在耦合輸出鏡6的輸出光路上。
[0021]本實用新型的調Q元件4可以是主動調Q元件(例如KD*P、KTP、RTP或ΒΒ0),也可以是被動調Q元件(例如Cr: YAG或半導體可飽和吸收體)。
[0022]本實用新型的非線性玻璃波導5是通過對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72 (如圖3所示)或棱鏡對73 (如圖4所示)。
[0024]本實用新型的工作原理和工作過程為:本實用新型采用半導體激光源I作為栗浦源,栗浦光通過腔鏡2進入增益介質3,腔鏡2和耦合輸出鏡6構成諧振腔,由增益介質3吸收栗浦光,產生在諧振腔內反復多次振蕩的連續振蕩光。使用調Q元件4對諧振腔內的連續振蕩光進行調制,在調Q元件4的后側(即調Q元件4的輸出光路上)設置非線性玻璃波導5,利用非線性玻璃波導5的非線性特性,基于自相位調制、交叉相位調制、受激拉曼散射等三階非線性光學效應的相互作用,實現對諧振腔內連續振蕩光的調制和光譜展寬后,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入脈沖壓縮器7,脈沖壓縮器7通過提供相反的啁啾實現脈沖壓縮,最終輸出皮秒至飛秒量級的脈沖激光。
【主權項】
1.基于調Q方式產生超短脈沖的激光器,包括半導體激光源、腔鏡、增益介質和耦合輸出鏡;其特征在于:還包括調Q元件、非線性玻璃波導和脈沖壓縮器;所述腔鏡、增益介質、調Q元件、非線性玻璃波導、耦合輸出鏡和脈沖壓縮器依次設置在半導體激光源的輸出光路上。2.根據權利要求1所述的基于調Q方式產生超短脈沖的激光器,其特征在于:所述調Q元件為主動調Q元件或被動調Q元件。3.根據權利要求2所述的基于調Q方式產生超短脈沖的激光器,其特征在于:所述主動調Q元件為KD*P、KTP、RTP或BBO ;所述被動調Q元件為Cr: YAG或半導體可飽和吸收體。4.根據權利要求3所述的基于調Q方式產生超短脈沖的激光器,其特征在于:所述非線性玻璃波導是通過對摻雜了多種金屬離子的非線性玻璃材料進行激光光刻的方法獲得的。5.根據權利要求4所述的基于調Q方式產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.根據權利要求5所述的基于調Q方式產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.根據權利要求6所述的基于調Q方式產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、光柵對或棱鏡對。
【文檔編號】H01S3/11GK205543681SQ201620055284
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月20日
【發明人】孫哲, 程光華
【申請人】中國科學院西安光學精密機械研究所