[发明专利]具有双Z字形激光谐振腔的飞秒激光振荡器

说明书

本发明所述具有双Z字形的激光谐振腔的飞秒激光振荡器，包括泵浦光源、由第一透镜和第二透镜组成的泵浦耦合装置、及飞秒激光谐振腔；飞秒激光谐振腔包括第一凹面镜、第二凹面镜、第三凹面镜、激光增益介质、负色散啁啾镜、第一可饱和吸收体和耦合输出镜，还包括第四凹面镜、第二可饱和吸收体。由激光增益介质、第二凹面镜、第三凹面镜和第一可饱和吸收体形成激光谐振腔第一个Z字形；由负色散啁啾镜、耦合输出镜、第四凹面镜和第二可饱和吸收体形成激光谐振腔第二个Z字形。本发明所述飞秒激光振荡器为解决环境改变对其输出稳定性的影响提供了一种新的、结构和调试更简单的设计，且成本低。

技术领域

本发明属于飞秒激光振荡器领域，具体涉及一种具有双Z字形的激光谐振腔的飞秒激光振荡器。

背景技术

用于工业、医疗及科研中的激光器都应具有高稳定性、易于调试的特点。但随着激光器运转时间的增加或者环境的变化，激光器的输出能量往往会有所下降，输出功率不稳定。这是由于激光器的激光谐振腔中的光学元件因温度等环境变化发生了位置偏移，这些位置偏移包括光学元件的位置移动和俯仰角度的改变。在飞秒激光振荡器中，由于激光腔较长，一般都在一米左右甚至更长，激光腔内光学元件的位置移动和光学元件的俯仰角度改变对激光输出的影响更加明显，微小的偏移就很可能造成激光器输出功率下降并停止连续锁模，严重影响激光器使用，甚至对激光器造成致命的损伤。为了避免上述问题发生，往往需要对飞秒激光器进行机械设计或者引入功率反馈系统的方法。机械设计的方法是指对激光器外壳进行精密巧妙的机械结构设计，以降低激光器外壳由于环境变化造成的畸变，从而降低环境变化对激光器输出的影响；但对飞秒激光器进行机械设计复杂繁琐，且对激光器输出稳定性的提高有限。所述引入功率反馈系统方法是指对激光器输出功率实时监控，然后通过电路反馈系统，改变加在泵浦光源上的电流，从而以改变泵浦光源的输出，进而以稳定激光器的输出。该方法可以非常有效地降低环境对激光器输出稳定性的影响，但对探测器系统的准确度要求非常高，且电路系统非常复杂，成本亦较高。

经本课题组研究分析与实验，提出一种激光谐振腔具有特别形状的飞秒激光振荡器，以克服其激光腔较长使置于腔内的光学元件因温度等环境改变的微小位置移动和光学元件的俯仰角度的改变发生的微小偏移造成激光器输出功率下降并停止连续锁模，对激光器造成致命的损伤等缺陷，这正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中所存在的缺陷和不足，提供一种具有双Z字形的激光谐振腔的飞秒激光振荡器，该飞秒激光振荡器是通过对其腔型进行改进设计，从而能够降低其腔内光学元件因温度等环境变化的微小位置移动或光学元件的俯仰角度的改变的微小偏移对飞秒激光振荡器输出稳定性的影响，同时简化设计，降低了成本。

本发明所述具有双Z字形的激光谐振腔的飞秒激光振荡器，包括泵浦光源、由第一透镜和第二透镜组成的泵浦耦合装置、以及飞秒激光谐振腔；所述飞秒激光谐振腔包括第一凹面镜、第二凹面镜、第三凹面镜、激光增益介质、负色散啁啾镜、第一可饱和吸收体和耦合输出镜，还包括第四凹面镜、第二可饱和吸收体；

按光路描述：由泵浦光源发出的泵浦光经光纤进入泵浦耦合装置，所述第一透镜位于泵浦光源经光纤发出的泵浦光的光路上，用于准直泵浦光，所述第二透镜位于经第一透镜准直后的光束的光路上，用于将该光束汇聚，所述激光增益介质位于经第二透镜汇聚形成的汇聚光束的束腰处，用于形成增益激光并使增益激光向其左右两边传播，所述第二凹面镜位于增益激光向右传输的光路上，用于将该束增益激光反射，所述第三凹面镜位于第二凹面镜形成的反射光束的光路上，用于将该光束反射；所述第一可饱和吸收体位于第三凹面镜形成的反射光束的光路上，并与该光路垂直，用于调制入射的增益激光并使该增益激光原路返回；所述激光增益介质、第二凹面镜、第三凹面镜、第一可饱和吸收体形成飞秒激光谐振腔的第一个Z字形；