[发明专利]一种全固态锁模Yb激光器同步泵浦的飞秒光学参量振荡器

说明书

技术领域

本发明属于超快激光技术领域，尤其涉及一种全固态锁模Yb激光器同步泵浦的飞秒光学参量振荡器。

背景技术

飞秒激光脉冲的产生经历几十年的研究，人们已经成功地利用克尔透镜锁模(KLM)、SESAM被动锁模等原理在许多种增益介质中获得从可见光到2μm左右的近红外飞秒脉冲。相对于利用粒子数反转提供激光增益的激光器而言，飞秒光参量振荡器(OPO)利用在非线性光学介质中(如BBO，KTP以及周期极化铌酸锂等)泵浦光、信号光以及空闲光能量相互耦合的原理来产生超短激光脉冲，从而具有独特的优势：首先，采用同步泵浦方式抽运的飞秒OPO，利用同一种晶体、同一飞秒泵浦源，可以同时产生多种波长的飞秒脉冲输出；其次，飞秒OPO具有从可见光到中红外的调谐范围，大大扩展了基于锁模原理的激光器的输出波长范围，并且其波长是可连续调谐的；此外，由于参量互作用有很宽的参量带宽，不受限于原子或分子的能级带宽，从理论上可以获得比泵浦光更窄的脉冲输出。

随着钛宝石KLM锁模技术的成熟，以飞秒钛宝石振荡器为泵浦源的飞秒OPO得到了飞速的发展，国内外相继报道了利用不同增益介质、基频和倍频钛宝石泵浦的飞秒OPO。国内首次利用飞秒钛宝石振荡器实现同步泵浦的飞秒OPO是在2007年，随后又相继实现了大功率钛宝石泵浦的双波长飞秒OPO和腔内倍频飞秒OPO。

虽然利用钛宝石激光器泵浦飞秒OPO具有工作稳定、光束质量好等优点，但是由于钛宝石振荡器需要价格昂贵的532nm激光器作为泵浦源，因此整套系统成本非常之高，限制了在许多大众化行业的研究和应用。因此发展价格低廉的激光二极管泵浦的全固态锁模飞秒Yb激光器作为飞秒OPO的泵浦源，一方面可以极大地节省成本，另一方面飞秒Yb激光器可以输出更高的平均功率，从而能够获得更高功率的可调谐近-中红外激光。因此建立一种利用全固态锁模飞秒Yb激光器作为泵浦源的同步泵浦飞秒光学参量振荡器具有重要的意义和价值。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种全固态锁模Yb激光器同步泵浦的飞秒光学参量振荡器，旨在解决现有的飞秒光学参量振荡器存在的价格较高，输出功率低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种全固态锁模Yb激光器同步泵浦的飞秒光学参量振荡器，该全固态锁模Yb激光器同步泵浦的飞秒光学参量振荡器包括：全固态飞秒锁模Yb激光器、隔离器、半波片、聚焦透镜、PPLN晶体、第一凹面镜、第二凹面镜、GTI反射镜、平面反射镜、输出镜；

全固态飞秒锁模Yb激光器，输出波长在1μm附近的飞秒锁模激光脉冲，用于泵浦PPLN晶体产生飞秒OPO；

隔离器，泵浦激光通过光隔离器，用于避免返回激光干扰Yb振荡器锁模状态；

半波片，泵浦激光经过隔离器后通过半波片，用于调整泵浦激光的偏振方向；

聚焦透镜，泵浦激光经过隔离器和半波片后通过聚焦透镜，用于将泵浦激光聚焦到PPLN晶体上；

PPLN晶体，用于产生光学参量振荡的非线性晶体，放置于聚焦透镜的焦点以及第一凹面镜和第二凹面镜的焦点；

第一凹面镜和第二凹面镜，用于形成共焦谐振腔结构；

GTI反射镜，接收第二凹面镜反射的参量信号光，用于提供负色散，补偿信号光在参量谐振腔内产生的正色散，并将信号光反射到平面反射镜上；

平面反射镜，接收GTI反射镜反射的参量信号光，按原路返回反射参量信号光，用于构成参量谐振腔的一个端镜；

输出镜，从第一凹面镜反射的参量信号光到达输出镜，按原路返回反射参量信号光，用于构成参量谐振腔的另一个端镜并输出一部分信号光。

进一步，泵浦激光采用LD泵浦的Yb掺杂增益介质的半导体可饱和吸收镜被动锁模飞秒振荡器，中心波长在1052nm，泵浦激光的平均输出功率为600mW，脉冲宽度为100fs、重复频率为76MHz。

进一步，泵浦激光通过一个光隔离器，防止返回激光干扰Yb振荡器的锁模状态。

进一步，泵浦激光经半波片调整偏振方向后，经一枚两面对泵浦激光高透的聚焦透镜聚焦到PPLN晶体上。

进一步，产生参量激光的非线性晶体是掺杂5％MgO的PPLN晶体，PPLN晶体放置于聚焦透镜的焦点。

进一步，第一凹面镜和第二凹面镜构成紧聚焦共焦谐振腔结构，PPLN晶体放置于两凹面镜的焦点。

进一步，第一凹面镜面向泵浦源的一面镀有对泵浦激光高透的介质膜，另一面镀有对泵浦激光高透介质膜以及对信号光高反介质膜。