[发明专利]一种大能量腔倒空Yb飞秒激光器

权利要求书

1.一种大能量腔倒空Yb飞秒激光器，其特征在于，所述大能量腔倒空Yb飞秒激光器包括：

泵浦源，为光纤耦合输出的半导体激光器，用于输出泵浦激光；

光学耦合系统，光纤输出后经过光学耦合系统聚焦；

平面双色镜，用于耦合泵浦光到腔内；

Yb激光晶体，垂直放置，两面镀有对增透膜，并置于水冷铜块上；

第一凹面镜和第二凹面镜，第三凹面镜和第四凹面镜，用于控制增益晶体中和非线性介质中的激光模式大小，满足于泵浦光的匹配和提供足够的非线性克尔效应；

第一GTI镜，第二GTI镜和第三GTI镜，用于提供足量的反常色散，来补偿腔内空气以及激光晶体引入的正常色散，同时平衡自相位调制；

非线性介质，为氟化钙，两面不镀膜，以布儒斯特角放置，用于引入克尔效应；

平面反射镜，应用反射激光；

输出镜，应用输出耦合的振荡激光；

电光调制器，用于改变腔内通过激光的偏振状态；

TFP，用于导出倒空激光；

激光器腔外由泵浦源与光学耦合系统构成，泵浦源发出的泵浦激光被光学耦合系统聚焦并透过平面双色镜于Yb激光晶体上；激光器腔内激光首先从平面双色镜出发，从右至左通过垂直放置的Yb激光晶体；然后激光依次通过第一凹面镜、第一GTI镜、第二GTI镜、第三GTI镜和第三凹面镜；接着激光从左至右通过以布儒斯特角放置的非线性介质；然后激光依次通过第四凹面镜、TFP片、电光调制器和平面反射镜；激光经平面反射镜垂直反射，以前面的传输方向原路返回到平面双色镜上；接着激光由双色镜传输到第二凹面镜上、并由第二凹面镜传输到输出镜中；最后激光由垂直反射，激光原路返回至上，然后激光就按以上全部路径不断往返振荡。

2.如权利要求1所述的大能量腔倒空Yb飞秒激光器，其特征在于，所述泵浦源输出波长为976nm或980 nm的泵浦激光，输出功率不小于50 W，光纤芯径为105微米，数值孔径0.15。

3.如权利要求1所述的大能量腔倒空Yb飞秒激光器，其特征在于，所述光学耦合系统的光纤输出后经过光学耦合系统聚焦。

4.如权利要求1所述的大能量腔倒空Yb飞秒激光器，其特征在于，所述Yb激光晶体垂直放置，两面镀有对980-1100 nm的增透膜，并置于水冷铜块上。

5.如权利要求1所述的大能量腔倒空Yb飞秒激光器，其特征在于，所述第一GTI镜，第二GTI镜和第三GTI镜，用于提供反常色散，其负色散总量足以补偿增益晶体、克尔介质、电光调制器和偏振分束片引入的正色散。。

6.如权利要求1所述的大能量腔倒空Yb飞秒激光器，其特征在于，所述非线性介质为氟化钙，其厚度为1~2 mm。

7.如权利要求1所述的大能量腔倒空Yb飞秒激光器，其特征在于，所述电光调制器最大重复频率不小于1 MHz。。

8.如权利要求1所述的大能量腔倒空Yb飞秒激光器，其特征在于，所述输出镜，为平面镜，面向谐振腔内的一面镀有在振荡激光处输出耦合率为20%的介质膜，另一面镀有对振荡激光的增透介质膜。

9.一种如权利要求1~8任意一项所述大能量腔倒空Yb飞秒激光器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：从LD发出的泵浦光经过准直聚焦镜后入射到Yb增益晶体；电光调制器首先处于未加压状态，激光形成自再现稳定振荡后，以p偏振依次通过第一凹面镜，第一GTI镜，第二GTI镜，第三GTI镜，第三凹面镜，非线性晶体，第四凹面镜，TFP，电光调制器，端镜后沿原路返回到双色镜，第二凹面镜，输出镜；当电光调制器处于加压状态时，激光从端镜出发，经过电光调制器后从p偏振改变为s偏振，最后经过TFP导出到腔外，然后取消对电光调制器的加压，腔内剩余种子激光按未加压时运转轨迹不断通过增益晶体进行放大，直到腔内增益与损耗平衡，激光达到新的稳定运转状态，通过周期性的对电光调制器加合适的电压，可将腔内的大能量脉冲周期性的倒出。

10.一种飞秒振荡器，其特征在于，所述飞秒振荡器使用权利要求1~8任意一项所述大能量腔倒空Yb飞秒激光器。