[发明专利]产生高重复频率周期量级飞秒脉冲的掺钛蓝宝石激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生激光的装置，具体涉及一种产生高重复频率周期量级飞秒脉冲的掺钛蓝宝石激光器。

背景技术

在激光技术研究中，超短脉冲激光作为人类所能控制的时间极限标志及其在微观世界揭示物质瞬态动力学的独特特性，一直是最热门的激光研究内容之一，其应用研究渗透到物理学、化学、生物学、通讯等学科的最前沿课题，并进而导致了许多新学科，如强场物理、飞秒化学、超高速大容量光通讯等学科的形成和发展。采用KLM(Kerr LensModelocking)技术的掺钛蓝宝石激光振荡器(文献1，D.E.Spence，P.N.Kean，W.Sibbert；Opt Lett.Vol.16 42(1991))，以其结构简单，稳定性好，输出脉冲脉宽窄等优点成为科学研究的有力工具，但在许多应用研究领域，如光频梳、泵浦探测、阿秒激光的产生、激光脉冲的相干合成往往需要周期量级和(或)高重复频率的飞秒激光脉冲。因此，追求高重复频率周期量级飞秒激光技术及实用器件装置，是具有重要意义的内容。

目前，能够产生周期量级脉冲的激光器通常结构复杂，元器件较多，重复频率低，输出功率低，而且重要元器件大多由自己设计制作。例如MIT产生5fs激光脉冲的工作(文献2；U.Morgner et al，Opt.Lett，24，411，(1999))，采用自行设计的双啁啾镜片，重复频率在90MHz。输出平均功率200mW。奥地利Femtolaser公司的Rainbow(http://www.femtolasers.com/)超短激光器脉宽短于7fs，但是腔内元件多，包括输出镜在内有8片镜片，且重复频率为80MHz。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能够将高重复频率和短脉宽两方面结合起来，可以在降低元器件的要求，简化腔结构的同时使激光稳定性得以大大提高的高重复频率激光器，它能够满足频梳所需要的高重复频率、宽带宽等要求。

为实现上述目的，本发明提供一种产生高重复频率周期量级飞秒脉冲的掺钛蓝宝石激光器，包括一个聚焦透镜，一个激光增益晶体，两个平凹宽带啁啾全反镜，分别为第一平凹宽带啁啾全反镜、第二平凹宽带啁啾全反镜，两对小角度宽带平面啁啾全反镜，分别为第一小角度宽带平面啁啾全反镜、第二小角度宽带平面啁啾全反镜、第三小角度宽带平面啁啾全反镜、第四小角度宽带平面啁啾全反镜，一对小角度尖劈，一个宽带低色散薄输出镜；所述聚焦透镜用来将入射光束聚焦于所述增益晶体中心；所述增益晶体以布儒斯特角分别放置在平凹啁啾全反镜的共同焦点上；所述第一小角度宽带平面啁啾全反镜用来将第二平凹宽带啁啾全反镜反射的光线反射到第二小角度宽带平面啁啾全反镜并使光线沿原路返回；所述一对小角度尖劈位于第一小角度宽带平面啁啾全反镜与第二小角度宽带平面啁啾全反镜的光路之间，以布儒斯特角放置，用来精确调节腔内色散；所述宽带低色散薄输出镜用于使由第一平凹宽带啁啾全反镜反射的光线一部分透射到第四小角度宽带平面啁啾全反镜，其余沿原路反射回第一平凹宽带啁啾全反镜；第三小角度宽带平面啁啾全反镜与第四小角度宽带平面啁啾全反镜平行放置，与第四小角度宽带平面啁啾全反镜一起对由宽带低色散薄输出镜透射的光线进行压缩脉冲。

进一步，所述聚焦透镜的焦距为50mm，口径为25.4mm；所述增益晶体为布儒斯特角切割的掺钛蓝宝石晶体，尺寸为3×2.8×1.85mm；平凹宽带啁啾全反镜为曲率半径为50mm，口径为12.7mm，厚度为6.35mm的熔石英玻璃，凹面镀有对503-535nm波段增透及700-950nm波段高反的双色介质膜，且提供680-940nm波段二阶色散(GVD)-50fs²，背面镀有503-535nm波段的增透膜；所述小角度宽带平面啁啾全反镜为厚度6.35mm，口径为25.4mm的熔石英基片，第一、第二小角度宽带平面啁啾全反镜镀有对650-980nm波段高反，650-980nm波段提供二阶色散-40fs²，第三、第四小角度宽带平面啁啾全反镜镀有580-1020nm波段高反，620-1000nm波段提供二阶色散-50fs²；所述小角度尖劈为尺寸30×20mm，角度2°48’，最薄处200μm的熔石英基片；所述宽带低色散薄输出镜为口径12.7mm，厚度为1mm的熔石英基片，镀有660-920nm波段内透过率为10％的介质膜。

进一步，所述增益晶体通光长度1.85mm，所述宽带低色散薄输出镜厚度为1mm。