[发明专利]被动锁模皮秒激光器

说明书

技术领域

本发明涉及超短脉冲激光器，具体涉及被动锁模皮秒激光器。

背景技术

随着激光技术的迅速发展及其应用需求的增加，在体积小巧、结构紧凑、性能稳定、全固体化的器件上实现高功率、高光束质量、高效率、高稳定性和长寿命的激光器是激光领域发展的方向。各种学科和工业中对超短脉冲激光的需求日益增加，尤其是应用前景比飞秒激光器更广泛的皮秒激光器(其例如可以用于：国防、工业、医疗、生物等领域)。所以，研制出高质量、高效率、高稳定性的皮秒激光器是当前的重要研究课题。

一种现有锁模皮秒激光器技术采用染料锁模，例如申请号为03114621.X的题为“出光时间高稳定度的被动锁模Nd:YAG皮秒激光器”的中国专利申请中公开的技术方案，其电控系统复杂，体积大。且染料有剧毒，一段时间染料稀释，必须更换，使用寿命短，不利于工程化，而且不利于人体健康。另一种现有锁模皮秒激光器技术采用主动锁模技术，例如参见申请号为03210775.7，题为“激光二极管泵浦皮秒主动锁模固体平面波导激光器”的中国专利申请。因为波导技术发展不成熟，成品率极低，这种皮秒激光器很难得到批量生产，且主动锁模稳定性差。还有一种现有的锁模皮秒激光器技术，是一种实现低重频的被动锁模技术，例如参见申请号为200520000394.7，题为“腔倒空全固态皮秒激光器”的中国实用新型申请，其采用普克尔盒实现腔倒空巨脉冲振荡，对SESAM损伤极大，一旦损伤，不可恢复。

另外，现有技术中激光器的激光腔体很多采用共焦腔结构，这种结构虽然稳定但是腔长较长，结构不紧凑。

综上可以看出，现有技术中，缺少一种结构小巧、性能稳定、低重频被动锁模皮秒激光器。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种性能稳定，体积小巧，低重频的被动锁模皮秒激光器。为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案。

一种被动锁模皮秒激光器，包括泵浦源，激光晶体，激光腔体、锁模输出结构，

所述泵浦源放置在所述激光晶体的入射端面一侧用于泵浦所述激光晶体；

所述激光腔体包括平面反射镜和第一平凹镜，所述平面反射镜与所述第一平凹镜的凹面相对的放置于所述第一平凹镜的曲率半径点处，且所述平面反射镜的法线方向与所述第一平凹镜的轴线之间有一小角度的夹角；所述激光晶体镶嵌在所述第一平凹镜中；

所述激光晶体发出的激光在所述激光腔体内振荡，并经所述锁模输出结构锁模输出。

如上所述的被动锁模皮秒激光器，所述平面反射镜的法线方向与所述第一平凹镜的轴线之间的夹角为θ，其中0°＜θ＜1°。

如上所述的被动锁模皮秒激光器，所述第一平凹镜包括一个缺口，所述激光晶体放置在所述缺口位置处，并且所述激光晶体的出射端面位于所述第一平凹镜的圆弧面内。

如上所述的被动锁模皮秒激光器，所述锁模输出结构包括平面输出镜、第二平凹镜和半导体可饱和吸收体，所述平面输出镜为半透半反镜，用于接收来自所述激光晶体的激光并将其部分反射至所述第二平凹镜，所述第二平凹镜将来自所述平面输出镜的激光反射并垂直入射至所述半导体可饱和吸收体。

如上所述的被动锁模皮秒激光器，所述锁模输出结构包括第二平凹镜，半导体可饱和吸收体，偏振片，1/4波片和45°反射镜，所述偏振片接收来自所述激光晶体的激光，并将其经1/4波片反射向第二平凹镜，第二平凹镜用于接收偏振片反射的激光，并将其反射垂直入射至所述半导体可饱和吸收体，所述45°反射镜接收从所述半导体可饱和吸收体反射回并经所述第二平凹镜和所述1/4波片从所述偏振片出射的激光，并将其反射作为输出。

如上所述的被动锁模皮秒激光器，所述激光晶体为Nd:YVO4或Nd:GdVO4，其大小为5mm×5mm×(3mm～5mm)。

如上所述的被动锁模皮秒激光器，所述第一平凹镜的曲率半径在150mm～800mm之间。

如上所述的被动锁模皮秒激光器，所述激光晶体入射端面镀有在泵浦光波长的增透膜、在输出光波长的高反膜，出射端面镀有在输出光波长的增透膜。

如上所述的被动锁模皮秒激光器，还包括聚焦镜，所述聚焦镜放在所述泵浦源和所述激光晶体之间用于会聚所述泵浦源发出的泵浦光至所述激光晶体。

与现有技术相比，本发明第一次采用等效共焦腔的稳腔设计，增大光程，降低重频，且大大缩短腔长和体积。

并且，激光晶体放置在激光腔体的缺口处或镶嵌在激光腔体的端部，使结构更加紧凑。

附图说明

图1示出根据本发明实施例1的被动锁模皮秒激光器的俯视示意图；