[发明专利]488nm激光泵浦的克尔透镜锁模钛宝石激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别是涉及一种488nm激光泵浦的克尔透镜锁模钛宝石激光器。

背景技术

1991年Spence等人首次实现了钛宝石飞秒振荡器的克尔透镜锁模，其锁模脉冲宽度为60fs，自此至今，超短脉冲的钛宝石振荡器已经经过了长期的发展和改进，钛宝石也成为了应用最为广泛的中红外晶体。

到目前为止，已经有多种不同类型的泵浦源被用来尝试泵浦钛宝石：

(1)氩离子激光器作为较早泵浦钛宝石的泵浦源，具有泵浦功率大等优势，然而较低的转化效率限制了其广泛应用，自2000年后就很少再有氩离子激光器泵浦钛宝石的相关报道了。

(2)全固态绿光激光器(输出波长为532nm或者515nm)作为现在最广泛应用的泵浦源，在光束质量、强度噪声及输出线宽方面有着较大的优势。但其复杂的伺服系统导致全固态绿光激光器成本昂贵，而且其输出波长也不是钛宝石的吸收峰值(吸收峰为488nm)。

(3)最近出现的LD激光器作为泵浦源可以极大地降低成本，但是其光束质量、输出波长及输出线宽等方面还有待优化。

此外，现有的用于克尔透镜锁模钛宝石激光器的泵浦源，其功率较高，一般为5W以上，由于功率高，可能会导致多脉冲现象，进而导致脉冲的对比度降低，锁模的稳定性变差等。

将上述泵浦源用于钛宝石激光器中时存在着功率高、成本高以及光束质量差等问题，因此，目前迫切需要出现一种能够使得钛宝石激光器实现稳定克尔透镜锁模且功率低、成本低的泵浦源。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种488nm激光泵浦的克尔透镜锁模钛宝石激光器，该钛宝石激光器采用488nm光纤激光器作为泵浦源，能够产生脉宽小于10fs的稳定克尔透镜锁模的激光脉冲。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种488nm激光泵浦的克尔透镜锁模钛宝石激光器，用于输出克尔透镜锁模的激光，包括：用于提供泵浦激光的泵浦源，泵浦源为输出波长为488nm的光纤激光器；由多个光学元件限定的谐振腔，用于提供一往返光路，以在谐振腔内形成振荡激光；用作增益介质和克尔介质的钛宝石激光晶体，其设置在谐振腔内。

进一步地，泵浦源的输出线宽≤1MHz。

进一步地，泵浦源的光束质量因子M2≤1.1，功率抖动≤1％。

进一步地，谐振腔具有：设置在往返光路的第一端部处的用于反射振荡激光的第一平面啁啾镜；设置在往返光路的第二端部处的用于部分反射和部分透射振荡激光的第二平面镜；以及沿往返光路设置在第一平面啁啾镜和第二平面镜之间的第一凹面啁啾镜、第二凹面啁啾镜和第三平面啁啾镜；其中，泵浦源发出的泵浦激光透过第一凹面啁啾镜后入射到钛宝石激光晶体上，产生的振荡激光入射到第二凹面啁啾镜上，并被第二凹面啁啾镜和第三平面啁啾镜依次反射后入射到第一平面啁啾镜上；第一平面啁啾镜将振荡激光原路返回，到达第一凹面啁啾镜，并被第一凹面啁啾镜反射至第二平面镜上，一部分振荡激光被第二平面镜反射回谐振腔，另一部分振荡激光透过第二平面镜输出经克尔透镜锁模的激光脉冲。

进一步地，钛宝石激光晶体相对于泵浦激光以布儒斯特角设置。

进一步地，第一凹面啁啾镜与第二凹面啁啾镜的曲率半径≤50mm。

进一步地，第一凹面啁啾镜面向泵浦源的一面镀有对泵浦激光增透的介质膜；第一凹面啁啾镜面向谐振腔的一面依次镀有对泵浦激光增透的介质膜以及对振荡激光增反的介质膜。

进一步地，第二凹面啁啾镜背向泵浦源的一面镀有对泵浦激光增透的介质膜；第二凹面啁啾镜面向谐振腔的一面依次镀有对泵浦激光增透的介质膜以及对振荡激光增反的介质膜。

进一步地，第二平面镜面向谐振腔内的一面镀有在振荡激光处输出耦合率为3％的介质膜；第二平面镜背向谐振腔内的一面镀有对振荡激光增透的介质膜。

应用本发明的技术方案，当采用输出波长为488nm的光纤激光器作为泵浦源时，发明人惊奇地发现，只需要较低的泵浦功率(2W)运行，就能够实现钛宝石激光器克尔透镜锁模，并同时产生了脉宽小于10fs的稳定锁模激光脉冲，而且该泵浦源赋予了488nm蓝光波长泵浦的钛宝石激光器低损耗。