[发明专利]全固态皮秒激光放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种全固态固体激光技术领域，具体是指一种全固态皮秒激光放大器。

背景技术

全固态高重频皮秒激光器在工业精密加工、卫星激光测距、精密测量、频率变换、物质相互作用等领域有着广泛的应用前景。目前低功率全固态皮秒激光器不能满足应用要求，需要通过短脉冲放大技术，将低功率的皮秒激光脉冲放大到所需功率的皮秒脉冲以满足各领域的应用需求。

在2007年10月17日公开的发明专利CN101055401A中提到一种全固态kHz皮秒激光脉冲再生放大器，包括第一偏振片、λ/2波片和法拉第光学旋转器构成的再生放大器种子光导入和放大光导出装置；具有增益介质的放大谐振腔，增益介质由激光晶体、泵浦源，热沉组成；沿光的传播方向还依次经过包括第二偏振片、第一λ/4波片、普克尔盒、第三偏振片，放大谐振腔的两个腔镜由第一全反腔镜和第二全反腔镜构成，为平平腔结构，谐振腔内设置第二λ/4波片和负透镜，其中，第二λ/4波片设置在激光晶体和第二全反腔镜间，波片的快轴与入射的线偏振光的光矢量平行，负透镜设置在激光晶体和第二λ/4波片之间或第二λ/4波片和第二全反腔镜之间；所述的激光晶体为Nd：YAG棒；所述的泵浦源为准连续工作的半导体激光二极管列阵，泵浦源工作频率为1kHz。然而利用掺Nd：YAG离子的第一激光晶体虽然具有增益高、来源广、价格低等优点，但是其严重的热退偏效应不能满足高平均功率、高光束质量的需求。

发明内容

针对上述技术的不足之处，本发明提供一种可以克服上述缺陷的全固态皮秒激光放大器，其中采用掺Yb离子的第一激光晶体，这样可实现高重复频率、高功率、高单脉冲能量、高光束质量的1064nm波长激光放大。

为实现上述目的，本发明提供一种全固态皮秒激光放大器，包括种子源；第一薄膜偏振片、第二薄膜偏振片、法拉第旋光器和λ/2波片构成的种子光导入和放大光导出装置；第一泵浦光源；再生腔；所述再生腔的两个腔镜包括第一凹面镜和第二凹面镜，在所述再生腔内沿光传播方向还依次设有普克尔盒、第一λ/4波片、第三薄膜偏振片、第四薄膜偏振片、第三凹面镜、第一凸面镜、第一激光晶体、第二凸面镜、第四凹面镜，所述第一激光晶体为Yb：YAG棒。

优选地，所述第一泵浦光源依次由第一半导体激光器、第一准直镜和第一聚焦镜构成。

优选地，所述种子源依次包括第二泵浦光源、第二激光晶体、第五凹面镜、楔形输出镜、平面全反镜、第六凹面镜和半导体可饱和吸收镜，在所述第二激光晶体的左侧还设置有反射膜，所述反射膜和所述半导体可饱和吸收镜构成振荡腔。

优选地，所述第二激光晶体为Nd：YV04棒。

优选地，所述第二泵浦光源依次由第二半导体激光器（19）、第二准直镜（20）和第二聚焦镜（21）构成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明在采用掺Yb离子的第一激光晶体在1064nm处的发射截面小，约为0.1×10^-20cm²，但同时在1064nm处无再吸收；

2、本发明在放大器中采用掺Yb离子的第一激光晶体代替掺Nd离子的第一激光晶体，它具有量子效率高、上能级寿命长、热产出率低，易获得高功率、高光束质量的激光输出；

3、本发明在种子源中采用增益高、来源广和价格低的Nd：YV04的第二激光晶体与放大器中采用Yb：YAG的第一激光晶体相结合，可实现高功率、高效率和高光束质量皮秒激光输出

附图说明

图1为Yb³⁺的吸收谱线和发射谱线；

图2为本发明中全固态皮秒激光放大器的结构示意图；

图3为本发明中种子源的结构示意图。

主要符号说明如下：

1-第一凹面镜                       2-普克尔盒

3-第一λ/4波片                     4-第三薄膜偏振片

5-法拉第旋光器                     6-λ/2波片

7-第一薄膜偏振片                   8-第二薄膜偏振片

9-第三凹面镜                       10-第四薄膜偏振片

11-第二凹面镜                      12-第四凹面镜

13-第二凸面镜                      14-第一激光晶体