[发明专利]一种波长可调谐非线性镜锁模激光器及工作方法

说明书

本公开提供了一种波长可调谐非线性镜锁模激光器及工作方法，包括泵浦光源、准直聚焦系统和光学谐振腔，所述光学谐振腔内依次设有激光晶体、双折射滤波片和非线性晶体，通过旋转双折射滤波片的角度改变激光输出波长，通过调节非线性晶体使倍频过程相位匹配，实现锁模激光输出；解决了现有的可调谐超快激光器损伤阈值低、输出功率低，制备复杂的问题，可以获得高功率的波长可调谐的超快激光输出。

技术领域

本公开涉及激光器技术领域，特别涉及一种波长可调谐非线性镜锁模激光器及工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

波长可调谐超快激光器由于具有结构简化、集成度高等特点在光谱学、生物医学、通讯领域有着广泛应用。目前，产生波长可调谐超快激光的主要技术是基于半导体可饱和吸收镜(Semiconductor Saturable Absorber Mirror，SESAM)、石墨烯、碳纳米管的被动锁模技术。但是，SESAM具有较窄的调谐范围、低损伤阈值和复杂的制备工艺。碳纳米管锁模的工作波长是由管径决定，可调谐激光可以通过具有宽管径分布的碳纳米管实现。当激光工作在特定波长时，碳纳米管不在共振区的部分对谐振腔产生插入损耗。对于石墨烯可饱和吸收体锁模，输出的激光功率通常限制在毫瓦量级。

非线性镜锁模是一种被动锁模技术，是获得高功率、波长可调谐超快激光的一种可行的方法。非线性镜包含一块非线性晶体和一片二向色镜。二向色镜对基波具有部分反射率，对二次谐波具有高反射率。在激光谐振腔内，当激光第一次通过非线性晶体时，部分基波光转化为二次谐波，二次谐波在二向色镜上完全反射而基波光部分反射，当第二次经过非线性晶体时，二次谐波由于存在相位差反向转化为基波。对于整个过程，基波和二次谐波之间不同的反射率导致了正向的非线性反馈，这种与强度相关的非线性反射导致被动锁模的产生。非线性镜锁模的优势在于其较高的损伤阈值、快速的响应时间、能够工作在透光波段的任意波长。

本公开发明人发现，目前非线性镜锁模激光器通常是工作在一个特定的波段，如1微米、1.3微米或2微米等，无法实现基于非线性镜锁模的波长可调谐超快激光输出。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种波长可调谐非线性镜锁模激光器及工作方法，解决了目前可调谐超快激光器损伤阈值低、输出功率低和制备复杂的问题。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，本公开提供了一种波长可调谐非线性镜锁模激光器；

一种波长可调谐非线性镜锁模激光器，包括泵浦光源、准直聚焦系统和光学谐振腔，所述光学谐振腔内依次设有激光晶体、双折射滤波片和非线性晶体，所述双折射滤波片用于根据角度的变化改变激光输出波长，所述非线性晶体用于根据角度或周期或温度的变化使倍频过程相位匹配，实现锁模激光输出。

作为可能的一些实现方式，所述泵浦光源为连续或准连续的光源，泵浦光源为976nm二极管激光器。

作为可能的一些实现方式，所述光学谐振腔为Z型谐振腔，包括输入镜、第一反射镜、第二反射镜和输出镜，所述第一反射镜和第二反射镜分别设置于Z型谐振腔的拐角处，所述第一反射镜用于接收输入镜传来的输入光并反射给第二反射镜，所述第二反射镜用于将光束反射给输出镜；

所述输入镜为平面镜且镀有多层膜，对泵浦光高透射，对基频光高反射；所述第一反射镜和第二反射镜均为圆形凹面镜，对基频光高反射；所述输出镜为平面镜且镀有多层膜，对基频光部分反射，对二次谐振光高反射。

作为进一步的限定，所述非线性晶体设置于输出镜和第二反射镜之间。