[发明专利]一种基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器

权利要求书

1.一种基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，其特征在于，包括：

飞秒激光种子光源，用于提供飞秒种子光；

光耦合输入输出器，用于对所述飞秒种子光进行耦合输入以及对放大处理后的飞秒种子光进行耦合输出；

再生放大激光腔，用于对耦合输入的飞秒种子光进行再生放大处理；

所述光耦合输入输出器包括光纤耦合准直模块、法拉第旋转器、1/2波片和至少一个薄膜偏振片；

所述再生放大激光腔包括普克尔斯盒、1/4波片、第一反射镜、由第一反射镜组和碟片增益介质组成的多-V型反射镜组以及第二反射镜组；

飞秒种子光经过所述光纤耦合准直模块准直后依次法拉第旋转器、1/2波片后成为线性p偏振，并穿过所述薄膜偏振片进入所述再生放大激光腔；

飞秒种子光通过未加电压的普克尔斯盒和1/4波片后由线性p偏振转变为圆偏振，并经过第一反射镜后再次经过1/4波片，由圆偏振转变为s偏振，s偏振的飞秒种子光通过未加电压的普克尔斯盒偏振状态不变，然后经所述薄膜偏振片反射后进入多-V型反射镜组；

飞秒种子光在第一反射镜组和碟片增益介质之间经过多次反射后输出多-V型反射镜组，并进入第二反射镜组；

飞秒种子光通过第二反射镜组反射后沿原光路返回至已经加载1/4玻片电压的普克尔斯盒，并保持s偏振在所述再生放大激光腔中来回往复震荡，直至飞秒种子光的脉冲能量增益至饱和；

此时，飞秒种子光通过去掉1/4玻片电压的普克尔斯盒并被第一反射镜再次反射后通过1/4波片，由s偏振变为p偏振，然后依次通过薄膜偏振片、1/2波片和法拉第旋转器后，由p偏振变为s偏振，经薄膜偏振片反射后输出为放大的飞秒激光。

2.根据权利要求1所述的基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，其特征在于，还包括一用于对放大的飞秒激光进行脉宽压缩的可调脉冲压缩器。

3.根据权利要求1所述的基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，其特征在于，所述第一反射镜组沿光路依次包括第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜，所述第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜呈V字型分布，且均为45°设置，其中，第二反射镜、第三反射镜和第六反射镜为正向45°设置，第四反射镜和第五反射镜为逆向45°设置。

4.根据权利要求1所述的基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，其特征在于，所述第二反射镜组沿光路依次包括正向45°设置的第七反射镜、0°设置的第八反射镜、凹面镜、凸面镜和0°设置的第九反射镜。

5.根据权利要求1所述的基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，其特征在于，所述普克尔斯盒中的电光晶体为偏硼酸钡晶体，所述普克尔斯盒的通光孔径为所述偏硼酸钡晶体长度的80％～90％；

飞秒种子光在再生放大激光腔中的放大过程中来回经过电光晶体产生非线性效应自相位调制SPM，使得放大激光的光谱宽带得到展宽，以补偿增益窄化效应所带来的光谱成分丢失。

6.根据权利要求5所述的基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，其特征在于，所述偏硼酸钡的左右两侧镀金或铬，上下两端镀有1030nm的增透膜。

7.根据权利要求2所述的基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，其特征在于，所述可调脉冲压缩器包括两个相互平行的透射或反射光栅，且其中一个光栅固定在位移平台上以实现位置可调。

8.根据权利要求2所述的基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，其特征在于，所述可调脉冲压缩器的脉宽压缩条件范围为300fs～15ps。

9.根据权利要求1所述的基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，其特征在于，所述碟片增益介质为圆盘型结构，且所述碟片增益介质的直径为12～30mm，厚度为0.100～0.250mm，晶体锲角为0～0.05°。

10.根据权利要求1所述的基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，其特征在于，所述碟片增益介质为掺杂Yb质量浓度为0.3％～10％的YAG晶体；

所述YAG晶体经抛光后，在上表面镀有940～969nm以及1030nm的增透膜，在后表面上镀有940～969nm的以及1030nm的反射膜，且Yb：YAG晶体的后表面直接焊接、键合和/或胶合在热沉材料上；

或者，所述碟片增益介质为掺杂Nd³⁺、Ho或者Tm³⁺中的任意一种的CALGO、KYW、KGW、KLW、Lu₂O₃、Sc₂O₃或者YVO₄晶体。