[发明专利]用于脉冲激光器的多功能可饱和吸收元件及其使用方法

说明书

本发明属于激光技术领域，具体公开了用于脉冲激光器的多功能可饱和吸收元件及其使用方法，包括透明体，透明体的形状为等腰三棱柱，三角形的两腰所在的两个侧面为透光面，其余面为不透光面；光线从一个透光面进入透明体，并从另一个透光面出射；透明体的内部能够对不同波长的光进行吸收并产生分光；透明体具有快速驰豫时间特性和慢速驰豫时间特性。元件可以单独使用，也可以成对使用。本方案将可饱和吸收、波长调谐两种功集成在一个元件上或将可饱和吸收、产生负色散、波长调谐三种功集成在一个元件上，有效减小了脉冲激光器谐振腔中光学元件的个数，使激光器的结构更加简单紧凑，调节更加方便容易，能显著增加激光器的稳定性、可靠性和便携性。

技术领域

本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种用于脉冲激光器的多功能可饱和吸收元件及其使用方法。

背景技术

与连续激光相比，脉冲激光具有单脉冲能量大、峰值功率高等特殊优点，在激光加工、医疗卫生、国防军事、生命科学、极端条件科学研究等众多领域具有非常广泛的应用。比如调Q激光的单脉冲能量很大，被普遍应用在激光切割和打孔打标等工业加工场景。锁模产生的皮秒脉冲峰值功率高，在微电子相关的微纳加工方面具有显著的优势。锁模产生的飞秒量级的激光器则具有更高的峰值功率，是眼科手术的理想工具，同时也是前场物理研究中必不可少的仪器设备。此外，像光谱学、激光精密测量等应用中，还需要激光器能够对输出波长进行一定程度的调谐，以达到应用要求。

因为结构的相对简单，高的稳定性和可靠性，以及高的性价比，被动调Q和被动锁模是目前获得调Q激光和锁模激光的主要方式。在传统的被动调Q和被动锁模中，都需要一个可饱和吸收元件，来启动调Q和锁模的机制。特别是，如果要在锁模激光中产生飞秒量级的脉冲，则还需要在激光谐振腔中加入专门的能够提供负色散的所谓色散补偿元件，才能得到稳定的飞秒脉冲。此外，如果要对激光的输出波长进行调谐，那么，还得在激光谐振腔中再加入波长调谐元件。显然，谐振腔内元件个数越多，则激光器的结构就越加复杂，调节也就越加困难，激光器的稳定性和可靠性也将受到越多的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于脉冲激光器的多功能可饱和吸收元件及其使用方法，以解决现有技术中谐振腔内元件个数多，造成激光器结构复杂，调节困难，激光器的稳定性和可靠性受到影响的问题。

为了达到上述目的，本发明的第一种技术方案为：用于脉冲激光器的多功能可饱和吸收元件，包括透明体，所述透明体的形状为等腰三棱柱，三角形的两腰所在的两个侧面为透光面，其余三个面为不透光面；光线从一个透光面进入所述透明体，并从另一个透光面出射；所述透明体的内部能够对不同波长的光进行吸收并产生分光；所述透明体具有快速驰豫时间特性和慢速驰豫时间特性；所述快速驰豫时间特性能够启动激光中的锁模过程，形成锁模脉冲输出；所述慢速驰豫时间特性能够启动激光中的调Q过程，形成调Q脉冲输出。

进一步，所述透明体包括透明外壳，所述透明外壳内注满能够吸收不同波长的光的液体物质。

进一步，所述透明体为能够吸收不同波长的光的掺杂晶体。

进一步，所述多功能可饱和吸收元件能够成对使用，成对的两个所述多功能可饱和吸收元件并排设置，且成对的两个所述多功能可饱和吸收元件的顶角朝向相反的方向；成对的两个所述多功能可饱和吸收元件能够提供负色散。

本技术方案的工作原理在于：光线从透明体的一个透光面进入元件，从另一个透光面出射。光在元件内通过一段光程，使元件对光产生一定的吸收。通过改变元件与入射光束的相对位置，可以改变光在元件内所通过光程的大小，从而调节元件对光的吸收。

光线从透明体的一个透光面进入元件时，发生一次折射，从另一个透光面出射时，再次发生折射。两次折射过程中，都是长波长的光发生的偏转角小，短波长的光发生的偏转角大，因此在两次折射后，光束中不同波长的部分在空间上按顺序排列，形成分光。