[发明专利]重复率根据扫描速度可调的高功率飞秒激光器

说明书

本申请是国际申请日为2011年2月24日、国家申请号为201180010855.7的国际申请进入国家阶段的发明申请的分案申请。

技术领域

本专利文献涉及飞秒激光器，包括可调节重复率高功率飞秒激光器。

背景技术

在许多当今不断更具挑战性的激光应用中，持续存在对更短脉冲且每个脉冲具有高能的需要。这些特征允许激光应用的更好控制以及更大的工作速度。该领域发展中的重要阶段是输出飞秒激光脉冲的激光系统的出现和成熟。这些飞秒激光器能被用于各种各样的应用，包括许多不同类型的眼科手术，其中这些超短脉冲可以提供具有良好控制的组织修饰。

发明内容

在本文中提供了构造和操作飞秒脉冲激光器的设计和技术，包括具有啁啾脉冲放大的激光系统的例子和实现，其中一些具有少量的光学元件，一些具有低故障频率，其他一些具有适当小的物理延伸区(extent)，另一些则能够允许重复率的改变但无需系统进行大的重新调节，而一些对于热透镜效应具有降低的敏感度。

例如，激光引擎的一些例子包括生成和输出飞秒种子脉冲束的振荡器，展宽种子脉冲持续时间的展宽器-压缩器，以及从展宽器-压缩器接收展宽的种子脉冲、放大所选的展宽的种子脉冲的幅度以创建放大的展宽脉冲并且输出放大的展宽脉冲的激光束的放大器，其中展宽器-压缩器接收放大的展宽脉冲的激光束，压缩放大的展宽脉冲的持续时间，并且输出脉冲持续时间小于1000飞秒的飞秒脉冲激光束，并且放大器包括降低放大的展宽脉冲的色散的色散补偿器。

在一些例子中，振荡器是二极管泵浦光纤振荡器，并且输出变换限制(transform-limited)的种子脉冲。

在一些例子中，振荡器生成种子脉冲持续时间小于1000飞秒的光束。

在一些实现中，振荡器输出种子脉冲重复率在10-100MHz或20-50MHz范围内的光束。

在一些实现中，展宽器-压缩器包括啁啾体布拉格光栅。

在一些实现中，展宽器-压缩器包括光热折射玻璃。

在一些实现中，展宽器-压缩器展宽飞秒种子脉冲的持续时间达10倍以上。

在一些实现中，展宽器-压缩器将飞秒种子脉冲的持续时间展宽至1000-200000飞秒的展宽持续时间。

在一些实现中，激光引擎不包含可调整的展宽器-压缩器。

在一些实现中，激光引擎包括位于振荡器和展宽器-压缩器之间的偏振器和λ/4片，其使展宽的种子脉冲束重定向为朝向放大器。

在一些实现中，激光引擎包括法拉第隔离器，其接收来自展宽器-压缩器的展宽种子脉冲束，朝向放大器输出该展宽种子脉冲束，接收来自放大器的放大的展宽脉冲激光束，朝向展宽器-压缩器的压缩器端口输出放大的展宽脉冲激光束，并将振荡器与放大的展宽脉冲激光束相隔离。

在一些实现中，放大器包括光学元件，而色散补偿器引入与放大器的光学元件引入的色散的符号相反的色散。

在一些实现中，由色散补偿器引入的色散与由放大器中除色散补偿器以外的光学元件在一次往返内引入的色散基本上幅度相等且符号相反。

在一些实现中，色散补偿器包括啁啾反射镜、啁啾光纤、啁啾光栅、棱镜、或者啁啾透射光学元件中的至少一种。

在一些实现中，放大器包括放大所选的展宽种子脉冲的幅度的增益材料，定义谐振腔的两个端镜，以及使谐振光路在放大器内折叠的两个折叠反射镜，其中两个端镜和两个折叠反射镜中的至少一个是啁啾反射镜。

在一些实现中，啁啾反射镜将负色散引入到放大的展宽脉冲中。

在一些实现中，激光引擎被配置为输出具有第一重复率的激光束，并随后利用激光引擎的所有光学元件的基本上相同的设置输出具有不同的第二重复率的激光束。

在一些实现中，第一重复率和第二重复率落入10kHz-2MHz、50kHz-1MHz或100kHz-500kHz的范围内。

在一些实现中，当未经修改的激光引擎对于第一和第二重复率采用不同的光学元件设置时，激光引擎能够被修改以利用与第一重复率的情况基本上相同的所有光学元件的设置，来输出具有第二重复率的激光束。

在一些实现中，放大器被配置为在重复率改变时改变放大器中放大的展宽脉冲的往返次数，同时保持放大器的光学设置不变。

在一些实现中，放大器具有小于一米的端镜至端镜折叠光路。

在一些实现中，放大器是腔倒空再生放大器、啁啾脉冲放大器或Q开关放大器。