[发明专利]一种铒掺杂激光器超短脉冲产生装置及方法

权利要求书

1.一种基于混晶型铒掺杂激光陶瓷的超短脉冲产生装置，其特征在于，包括依次排列的激光泵浦源(1)、光学耦合系统透镜组(2)、激光输入镜(3)、激光增益介质(4)、第一谐振腔反射镜(5)、第二谐振腔反射镜(6)、谐振腔、被动锁模元件(7)和激光输出镜(8)；激光泵浦源(1)发出的激光信号经光学耦合系统透镜组(2)进入激光增益介质(4)，激光增益介质在激光输入镜(3)、谐振腔反射镜(5)、谐振腔反射镜(6)和激光输出镜(8)构成的谐振腔作用下产生激光振荡，激光在谐振腔内还受到设有的被动锁模元件(7)的调制，经激光输出镜(8)输出超短脉冲激光。

2.根据权利要求1所述的基于混晶型铒掺杂激光陶瓷的超短脉冲产生装置，其特征在于，激光泵浦源具体为波长和功率可调谐的窄线宽铒镱共掺光纤激光器，中心波长与激光增益介质的吸收峰重合，线宽小于0.5nm，光束质量因子M²2。

3.根据权利要求1所述的基于混晶型铒掺杂激光陶瓷的超短脉冲产生装置，其特征在于，激光增益介质具体为：Er:(A_1-xB_x)₂O₃透明陶瓷，所述的A和B为Y、Sc、或Lu中的一种，其中0x≤0.5；所述增益介质通光面镜面抛光，并镀有增透膜。

4.根据权利要求1所述的基于混晶型铒掺杂激光陶瓷的超短脉冲产生装置，其特征在于，所述被动锁模元件为半导体可饱和吸收镜、石墨烯、碳纳米管、黑磷、拓扑绝缘体、过渡金属硫族化合物。

5.根据权利要求1-4之一所述的基于混晶型铒掺杂激光陶瓷的超短脉冲产生装置，其特征在于，所述光纤激光泵浦源为波长和功率可调谐的窄线宽铒镱共掺光纤激光器，是一个双端泵浦源，光纤两端都放置泵浦源；包括一对半导体泵浦源、泵浦聚焦透镜和双色镜；主光路由一光纤的每端依次连接半导体泵浦源、泵浦聚焦透镜和双色镜，两端泵浦源的两个双色镜之间连接铒镱共掺光纤；另设有依次连接的宽带反射镜、反射式体布拉格光栅和第一激光准直透镜后再接到第二双色镜的光路，而第一双色镜分光接出第二激光准直透镜作为光纤激光泵浦源的光源输出；所述第一双色镜与第二双色镜对975nm泵浦光高透射，对1.5-1.6μm激光高反射。

6.根据权利要求1-5之一所述的基于混晶型铒掺杂激光陶瓷的超短脉冲产生方法，其特征在于，包括下列步骤：激光泵浦源(1)发出的激光信号经光学耦合系统透镜组(2)进入激光增益介质(4)，激光增益介质在激光输入镜(3)、第一谐振腔反射镜与第二谐振腔反射镜(5、6)和激光输出镜(8)构成的谐振腔作用下产生激光振荡，激光在谐振腔内还受到被动锁模元件的调制，经激光输出镜输出超短脉冲激光。

7.根据权利要求6所述的基于混晶型铒掺杂激光陶瓷的超短脉冲产生方法，其特征在于，上述激光输出镜透过率为1％-10％，谐振腔是“Z”型腔或“X”腔，腔内可加入色散补偿元件。

8.根据权利要求6所述的基于混晶型铒掺杂激光陶瓷的超短脉冲产生方法，其特征是，谐振腔内采用混晶型倍半氧化物陶瓷作为激光基质材料，激光在谐振腔内受到被动锁模元件7的调制，经激光输出镜输出超短脉冲激光；上述激光增益介质具体为：Er:(A_1-xB_x)₂O₃透明陶瓷，在可见光到红外波段范围透过率大于80％；所述的A和B为Y、Sc、或Lu中的一种，其中0x≤0.5；所述增益介质通光面镜面抛光，并镀有增透膜。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征是，上述激光泵浦源具体为波长和功率可调谐的窄线宽铒镱共掺光纤激光器，采用体布拉格光栅作为波长选择和窄化元件，调节光栅与光束的夹角，输出波长可在1.5～1.6μm波长范围可调谐；具体的工作波长根据上述增益介质的吸收谱线调谐，使得中心波长与激光增益介质的吸收峰重合，线宽小于0.5nm，光束质量因子M22；上述被动锁模元件为透射式半导体可饱和吸收体，调制深度为2％，在1.6μm波长处镀有宽带增透膜。