[发明专利]基于调Q方式产生超短脉冲的激光器

说明书

技术领域

本发明属于飞秒激光技术领域，涉及一种基于调Q方式产生超短脉冲的 激光器。

背景技术

超短脉冲通常是指脉冲宽度在皮秒至飞秒量级的激光脉冲，这种激光脉 冲在基础科学研究、商业、工业领域具有不可或缺的作用。目前常用的超短 脉冲激光器主要通过锁模技术来获得超短脉冲激光，而这种锁模超短脉冲激 光器具有如下缺点：(1)对工作条件和外界环境的要求较为苛刻，难以满足 工业生产的要求：由于锁模超短脉冲激光器通常是利用被动非线性器件产生 周期性调制，或利用激活介质本身的非线性效应对振荡光束进行强度调制、 相位锁定，因此传统的锁模超短脉冲激光器要求腔内功率密度足够高，但是 过度的自调制会引起锁模的不稳定，导致锁模超短脉冲激光器对外界的扰动 非常灵敏。(2)锁模超短脉冲激光器的重复频率通常大于10MHz，因此即使有 较高的平均输出功率，单脉冲能量仍然较低。(3)由于在激光材料加工过程 中会产生等离子体，受等离子屏蔽效应的影响，通过锁模超短脉冲激光器获 得的高重复频率激光脉冲并不适用。(4)锁模超短脉冲激光器的机械敏感度 高，光路校准困难，容易出现自调Q现象。(5)为了降低锁模超短脉冲激光 器的重复频率，同时提高平均输出功率和单脉冲能量，保持脉冲稳定性，需 要额外使用脉冲选择器、激光放大器等设备，导致激光系统的复杂程度、技 术难度以及成本增大。

发明内容

为解决背景技术中传统锁模超短脉冲激光器对工作环境的高度依赖性， 本发明提供了一种稳定性高的基于调Q方式产生超短脉冲的激光器。

本发明的技术方案：

基于调Q方式产生超短脉冲的激光器包括半导体激光源、腔镜、增益介 质和耦合输出镜；其特殊之处在于：还包括调Q元件、非线性玻璃波导和脉 冲压缩器。腔镜、增益介质、调Q元件、非线性玻璃波导、耦合输出镜和脉 冲压缩器依次设置在半导体激光源的输出光路上。。

上述调Q元件可以是主动调Q元件，也可以是被动调Q元件。

上述主动调元件为KD*P、KTP、RTP或BBO，被动调Q元件为Cr:YAG或半 导体可饱和吸收体。

上述非线性玻璃波导是通过对掺杂了多种金属离子的非线性玻璃材料进 行激光光刻的方法获得的。

上述非线性玻璃材料是具有极高的折射率和非线性折射率的硫系玻璃或 氟化玻璃。

上述硫系玻璃为硫化镓镧玻璃；上述氟化玻璃为ZBLAN玻璃；掺杂元素 是钕元素(Nd)或镱元素(Yb)。

上述脉冲压缩器是啁啾体布拉格光栅、光栅对或棱镜对。

本发明基于调Q技术，结合非线性玻璃波导光谱展宽技术和脉冲压缩技 术可获得超短脉冲激光，具有更高的稳定性，有效解决了传统超短脉冲激光 器对环境的高度依赖的弊端。

本发明的优点是：本发明所提供的基于调Q方式产生超短脉冲的激光器 稳定性高，对环境依赖性小，结构简单且成本低。

说明书附图

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的实施例一的结构示意图；

图3为本发明的实施例二的结构示意图；

图4为本发明的实施例三的结构示意图；

其中：1-半导体激光源；2-腔镜；3-增益介质；4-调Q元件；5-非线性 玻璃波导；6-耦合输出镜；7-脉冲压缩器；71-啁啾体布拉格光栅；72-光栅 对；73-棱镜对。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明所提供的基于调Q方式产生超短脉冲的激光器包括 依次设置的半导体激光源1、腔镜2、增益介质3、调Q元件4、非线性玻璃 波导5、耦合输出镜6和脉冲压缩器7。腔镜2设置在半导体激光源1的输出 光路上，增益介质3设置在腔镜2的输出光路上，调Q元件4设置在增益介 质3的输出光路上，非线性玻璃波导5设置在调Q元件4的输出光路上，耦 合输出镜6设置在非线性玻璃波导5的输出光路上，脉冲压缩器7设置在耦 合输出镜6的输出光路上。

本发明的调Q元件4可以是主动调Q元件(例如KD*P、KTP、RTP或BBO)， 也可以是被动调Q元件(例如Cr:YAG或半导体可饱和吸收体)。