[发明专利]一种窄脉宽激光器

说明书

本发明提供的一种窄脉宽激光器，属于固体激光器领域。包括依次设置的激光二极管泵浦源、光纤耦合器、聚焦透镜组、由激光介质和可饱和吸收体组成的组合体、热沉和冷却液，所述激光介质的通光长度为0.6~0.8 mm，所述可饱和吸收体的通光长度为0.2~0.4 mm，所述冷却液流经激光介质端面、组合体侧面和未被可饱和吸收体覆盖的热沉表面，使得组合体内的热梯度存在沿光轴方向的分量。所述窄脉宽激光器可实现100 ps~1 ns的窄脉宽激光输出，并缩小激光器体积；通过采用对组合体端面冷却和侧面冷却，以使得组合体内的热梯度存在沿光轴方向的分量，能有效减少热透镜的产生，进而提高输出功率。

技术领域

本发明属于固体激光器领域，具体涉及一种窄脉宽激光器。

背景技术

皮秒激光器具有窄脉宽、高峰值功率、高重复频率的优点，在医学美容、制造加工、激光探测、光信息处理等领域具有广泛的应用。获得皮秒激光脉冲的方法包括锁模、使用受激布里渊散射（SBS）压缩脉冲和短腔长调Q技术等。采用锁模技术可以获得皮秒甚至飞秒量级脉宽的超短脉冲，但锁模皮秒激光器体积大，对外腔和结构稳定性的要求极高，输出稳定性易受温度、振动的影响。SBS压缩脉冲需要使用甲醇、苯、四氯化碳等液体或气体介质，会使得激光器的结构十分复杂，并且可能对人体有害。

Q开关技术常用于获得巨脉冲激光，包括主动调Q技术、被动调Q技术、腔倒空等，其中基于被动调Q技术的激光器因其不需要高压、快速电光驱动器或射频调制器，而具有使用简便、容易实现激光器的小型化等优点。现有的采用被动调Q的固体激光器脉宽还比较宽，比如当使用Nd：YAG晶体作为激光介质和Cr⁴⁺：YAG晶体作为可饱和吸收体时，脉宽一般还在几百皮秒。目前的微片激光器腔长较长，一般都在几毫米至十几毫米范围，导致激光输出脉宽较宽，进一步压缩腔长受到结构上的限制，不便于安装调试，或者受到散热效率的制约，晶体尺寸无法进一步做小。CN201610816362.7提出的一种集成化调Q激光器虽然压缩了腔长，但输出光路复杂，激光器体积较大，已失去微片激光器体积小的优势。

发明内容

本发明提出了一种窄脉宽激光器，解决现有固体激光器难以获得窄脉宽激光输出并且冷却效果不好的问题。

本发明具体技术方案如下：

一种窄脉宽激光器，包括依次设置的激光二极管泵浦源、光纤耦合器、聚焦透镜组、由激光介质和可饱和吸收体组成的组合体、热沉和冷却液，其特征在于，所述激光介质的通光长度为0.6~0.8 mm，所述可饱和吸收体的通光长度为0.2~0.4mm，所述冷却液流经激光介质端面、组合体侧面和未被可饱和吸收体覆盖的热沉表面，使得组合体内的热梯度存在沿光轴方向的分量。

进一步地，所述激光介质为Nd：Y₃Al₅O₁₂（Nd：YAG）晶体、铒玻璃、钕玻璃等材料。

进一步地，所述Nd：YAG晶体中Nd离子的掺杂浓度为1~1.2%。

进一步地，所述可饱和吸收体为Cr⁴⁺：Y₃Al₅O₁₂（Cr⁴⁺：YAG）晶体或Co：LaMgAl₁₁O₁₉（Co：LMA）晶体等材料。

进一步地，所述组合体的激光介质端面依次镀泵浦光波长增透膜和激光波长的高反膜。

进一步地，所述组合体的可饱和吸收体端面依次镀泵浦光波长的高反膜和与激光波长的半反膜。

进一步地，所述聚焦透镜组由两个凸透镜构成，匹配两个凸透镜的焦距使得泵浦光能聚焦在组合体中心。

进一步地，所述热沉内设有一个作为激光输出通道的通孔，孔径为约1 mm。

进一步地，所述光纤耦合器、聚焦透镜组、组合体与热沉内的通孔同轴设置。