[发明专利]一种Kerr锁模掺镱硅酸钆镧晶体的全固态飞秒激光器

说明书

本发明公开了一种Kerr锁模掺镱硅酸钆镧晶体的全固态飞秒激光器，属于功能晶体材料激光输出技术领域。本发明的一种Kerr锁模掺镱硅酸钆镧晶体的全固态飞秒激光器，包括泵浦，所述泵浦水平输出的泵浦光源经光纤耦合器发射到聚焦透镜上；所述泵浦光源经聚焦透镜聚焦为聚焦光源，并透过Yb:GLSO晶体发射到凹面镜II上，然后在凹面镜Ι、凹面镜II和平面反射镜构成的谐振腔内震荡实现激光输出；接着通过凹面镜II反射到SF6三棱镜上，用于补偿腔内的色散；最后透过激光输出耦合镜实现飞秒脉冲激光输出。

技术领域

本发明涉及功能晶体材料激光输出技术领域，更具体地说是一种Kerr锁模掺镱硅酸钆镧晶体的全固态飞秒激光器。

背景技术

1981年，世界上第一台飞秒染料激光器的问世，标志着超快激光的发展进入了飞秒(10-15s)阶段，并由此产生了飞秒激光技术与科学。飞秒激光由于其所特有的超短脉冲、高峰值功率和宽光谱等特性，在诞生后的很短时间里便在超快时间分辨光谱学、生物医疗、光钟、计量、微电子加工、高容量光通讯等领域发挥了重要的作用。1991年，国际上首台飞秒钛宝石激光器诞生，标志着飞秒激光进入固体飞秒激光新时代，其特点是：发射光谱比染料发射谱宽更宽，能够提供更窄的脉冲宽度以及具有更大的饱和强度和更稳定的光学性能。近年来，随着啁啾脉冲放大技术(获得2018年诺贝尔物理学奖)、锁模技术、激光调Q技术以及LD(激光二极管)技术等一系列革命性技术的诞生与发展，全固态飞秒激光脉冲宽度的极限不断被突破，激光脉冲的峰值功率不断被提高，且飞秒激光器的体积、稳定性、激光效率均有明显的提升，使得飞秒激光技术成为当前光学乃至物理学和信息科学领域最活跃的研究前沿和重点竞争领域之一。

目前，商业化的飞秒激光器主要以锁模钛宝石激光器为主，但由于钛宝石晶体的吸收峰位于可见波段，无法直接采用LD直接泵浦，一般只能采用氩离子激光器(波长515nm)或Nd³⁺掺杂固体激光器倍频得到的绿光(532nm)作为泵浦源，致使激光器的结构复杂、体积庞大、维护费用高，限制了其发展与应用。与之相比，LD泵浦超快激光晶体直接实现飞秒激光输出，具有结构紧凑、效率高、稳定性好等优点，是当前飞秒激光器的重要发展方向。

在当前所有能够实现LD泵浦全固态飞秒激光输出的超快激光晶体中，由于三价镱离子(Yb³⁺)独特的能级结构等优点，掺Yb³⁺激光介质普遍在900～1000nm范围内存在较强较宽的吸收谱带，可与商业化激光二极管InGaAs(特别是980nm附近)有效地耦合，同时在1000～1100nm波段呈现宽带发射的特征。众所周知，越宽的吸收谱带越有利于泵浦光的吸收，可以有效降低对器件温度控制的要求，提高泵浦效率，而越宽的发射谱带则越有利于获得更短的脉冲激光输出，然而如何实现吸收谱带的增宽是人们一直探索的问题。由于掺镱激光晶体非常适合LD直接泵浦并输出1.0μm左右的飞秒激光，因此成为21世纪以来飞秒激光领域的研究热点。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中，一般采用氩离子激光器(波长515nm)或Nd³⁺掺杂固体激光器倍频得到的绿光(532nm)作为泵浦源，致使激光器的结构复杂、体积庞大、维护费用高，本发明提出一种Kerr锁模掺镱硅酸钆镧晶体的全固态飞秒激光器，将Yb:GLSO晶体作为飞秒激光介质，根据Yb:GLSO晶体透过光谱图，采用飞秒激光器作为泵浦发出相应区间范围中心波长的泵浦光源，经过光纤耦合器和聚焦透镜聚焦到Yb:GLSO晶体端面，然后透过Yb:GLSO晶体发射到凹面镜II上，最终通过激光输出耦合镜实现飞秒脉冲激光输出，本发明的飞秒激光器具有效率高、稳定性好等优点。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：