[发明专利]掺钛蓝宝石自锁模激光器的自启动方法

说明书

本发明属于超短脉冲激光光源技术领域。

由于掺钛蓝宝石（Ti∶Al₂O₃）极其有效的自锁模（SML）特性，目前这种激光器输出已达约llfs（lfs＝10^-15秒）脉冲宽度和10TW（1TW＝10¹²瓦）量级的峰值功率，加以其宽可调谐的特性已成为超块现象研究中最为有力的工具。但是它又存在着不能自行启动的严重技术障碍，从而给应用和产品化带来极大困难。目前所采用的启动方法有二种：其一是给激光器或腔镜之一施加适当的机械振动;其二是腔内插入锁模调制器使之成为主被动锁模方式。这两种方法的主要缺点是：机械扰动方法不能稳定可靠启动，偶然性和随机性大;主被动锁模方法由于腔内插入调制器，导致输出功率下降，技术结构复杂，成本增加。

本发明的任务是提供一种自行启动方法，该方法具有稳定可靠、技术结构简单、腔内无插入元件的特征。

图1是本发明的原理示意图。

图1中，元器件（1）～（8）构成普通的掺钛蓝宝石自锁模激光器。这些元件是泵浦光铺（1），泵光聚焦透镜（2），束压缩反射镜（3）和（4），全反射镜（5），输出镜（6），钛宝石（7）和附加色散元件（8）。Ip表示光强、t表示时间。

本发明的基本思想是：给SML-Ti∶Al₂O₃激光器引入一同步或准同步增益弱调制，从而达到自启动锁模运转。技术方案是在激光器的泵浦光源（1）和泵光聚焦透镜（2）之间插入一个光强调制器（9），激光器启动工作时，光强调制器（9），以f_m＝C/2L的正弦频率弱调制泵浦光的强度，（C为光速，L为自锁模Ti蓝宝石激光器的光学腔长），或者是以一种速率相当的斩波器遮档泵光，均可实现自启动。激光器启动工作后，光强度调制器（9）或者保持调制状态，或者停止调制，或者退出泵光光路。

因为对激光器的同步增益调制在效果上等价于腔内搞入损耗调制器的主动锁模，故本方法必然有效。增益弱调制比大调制深度的强调制更为简便，是因为Ti∶Al₂O₃激光器本身的具有的自锁模特性决定的，它只需要一个合适的初始扰动。目前认为TiAl₂O₃激光器能够自锁模运转的机理是Ti∶Al₂O₃激光介质的Kerr（克尔）透镜（自聚焦）效应，从而导致自相位调制（SPM）和整个激光器的群速度色散（GVD）互作用，最终二者达到平衡，则激光器以锁模脉冲方式运转。而自锁模机制在起始过程中总是一种正反馈进程，这种正反馈进程能否有序地建立，取决于某种初始条件提供的优势。本发明的同步增益弱调制方法，显然是给激光器造成初始强度脉动的最直接而合理的方法，因而是一种有效方法。

本发明的优点和积极效果是突出的。由于光强度调制器在腔外，仅对外光路的泵光进行弱调制，完全克服了现有技术中机械扰动法和主被动锁模法所具有的缺点。

参考文献

1.Opt.Lett.，Vol.16，No.5，324，（1991）.

2.Opt.Lett.，Vol.16，No.5，321，（1991）.

3.Appl.Phys.Lett.，58（919），2061（1991）.

4.Opt.Lett.，16，1964，（1991）.

5.Opt.Lett.，17，1289，（1992）.