[发明专利]一种基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器

说明书

本发明公开了一种基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，该飞秒激光再生放大器包括：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。本发明提供的基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，可解决现有技术中飞秒激光器所实现的脉冲能量过低无法满足更高使用要求的问题。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器。

背景技术

目前主流的超快固体激光技术按照增益介质的结构可划分光纤激光器、板条激光器和碟片激光器。这三种技术都是在传统的固体增益介质的基础上采用了更先进的热管理形式，有效的减少热效应对激光产生的不良影响。

当前的超快激光厂商主要采用光纤激光技术，但由于光纤模场面积受到限制，无法实现高峰值功率、高平均功率的超快脉冲激光器产品。而板条激光器和碟片激光器则有一定的可比性，其主要采取侧面泵浦，具有体积小、级联简便等优点，但光束需要进行整形，输出的光束质量因此有所降低。碟片激光因其独特的结构设计，从根本上解决了传统固体激光器无法避免的热效应难题，具有高峰值功率、高平均功率和高光电转换效率等优势。

碟片激光器的核心思想是将激光增益介质打磨至很薄的厚度，从后表面连接热沉直接进行冷却，泵浦时产生的热量很快可以从背面带走，可以极大减少激光工作时累积的热量和相应的不良影响。可以实现高能量、高平均功率超短脉冲激光的平稳运行，但是对于飞秒激光来说，由于主流激光放大器中的增益介质Yb：YAG的增益窄化效应，激光脉宽较长局限在1到2ps，即当前的碟片激光放大器具有一定的局限性。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，旨在对飞秒激光进行高效率的放大。

本发明实施例提供了一种基于碟片增益介质的飞秒激光再生放大器，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；