基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器制造技术

技术编号:18862794 阅读:150 留言:0更新日期:2018-09-05 15:10
本实用新型专利技术公开了一种基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器,属于脉冲激光器技术领域,本实用新型专利技术的脉冲激光器由依次连接的半导体尾纤输出激光器、耦合透镜组、激光增益介质、平面镜、第一平凹镜、倍频晶体、第二平凹镜和硼碳氮可饱和吸收镜组成;本实用新型专利技术利用新型可饱和吸收体硼碳氮在532nm的皮秒激光下具有良好的非线性可饱和吸收特性,可以获得窄脉冲宽度、高峰值功率的脉冲激光输出,且输出的绿光脉冲激光质量更高更持续稳定。

Passively mode-locked green pulse laser based on new saturable absorber boron carbon and nitrogen

The utility model discloses a passively mode-locked green-light pulse laser based on a novel saturable absorber boron, carbon and nitrogen, belonging to the technical field of pulse lasers. The pulse laser of the utility model is composed of a semiconductor tail-fiber output laser, a coupling lens group, a laser gain medium, a plane mirror, a first flat concave mirror, and a semiconductor tail-fiber output laser connected sequentially. The utility model is composed of a frequency doubling crystal, a second flat concave mirror and a boron, carbon and nitrogen saturable absorption mirror; the novel saturable absorber, boron, carbon and nitrogen, has good nonlinear saturable absorption characteristics under 532 nm picosecond laser, and can obtain a narrow pulse width, high peak power pulse laser output, and the output green light pulse laser quality. Higher and more stable.

【技术实现步骤摘要】
基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器
本技术属于脉冲激光器
,具体涉及一种基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器。
技术介绍
基于被动调制方式产生脉冲激光的锁模技术主要依赖于材料的可饱和吸收特性。目前商业上主要应用的是半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为饱和吸收体,结合锁模技术实现激光脉冲的产生。但是,SESAM由于制备工艺复杂、条件苛刻、成本高昂,并且可工作带宽小(不超过100nm)、典型恢复时间约为几个纳秒以及光损伤阈值较低等缺点,逐渐满足不了人们对于高性能脉冲光源的需求。新型无机非金属材料硼碳氮(BCN)纳米片,由于具有可调节的带隙宽度和良好的稳定性等优点,近年来引起了人们的广泛关注。BCN纳米片属于二维片层材料,具有类似石墨烯的六方点阵结构。类石墨烯材料由于具有独特的二维晶体结构,导致其(002)面上存在独特的大π键(2D-π-electronnetwork),在光学领域,这种独特的大π键往往导致材料具有很强的非线性吸收性能。因此,BCN纳米片具有非常强的非线性吸收性能,BCN纳米片在较低能量密度下,表现出显著的可饱和吸收特性,而在高能量密度下表现出反饱和吸收的特性。并且,BCN纳米片的碳含量是影响其非线性光学系数的重要因素,可以通过改变碳原子含量来调控BCN纳米片的非线性光学性质,这个对实际应用而言是非常重要的。此外,BCN纳米片还具有良好的热稳定性以及化学稳定性,因此BCN纳米片的非线性光学性能具有较高的实用价值。BCN纳米片的制备主要步骤是将石墨烯中的碳原子置换进入氮化硼纳米片中,称为“热置换法”,其中有两个重要环节:一个是要保证在反应过程中石墨烯纳米片与氮化硼纳米片能够充分接触,C原子与BN片层间距足够小;另一个是为反应提供足够的能量来保证C原子能够打破BN纳米片内部的化学键进入晶格。在特定的高温无氧环境下,石墨烯中的C原子可以取代进入氮化硼晶格中,从而得到BCN纳米片。通过利用“热置换法”来制备BCN纳米片具有制备条件宽松、实验步骤简洁、产量高、成本低等优点。同时通过对反应温度、反应时间及加入石墨烯和氮化硼的比例可以对产物BCN纳米片中的碳含量进行调控,进而影响其非线性光学性能。相比于已报道的氮化硼和石墨烯等其他非线性光学材料,BCN纳米片表现出更显著的非线性吸收性质,同时还具有热稳定性好和非线性可调节的优点。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题,本技术旨在提供一种基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器,利用1064nm连续光经倍频晶体转化为532nm连续光,通过可饱和吸收体输出532nm脉冲激光。为解决上述问题,本技术采用如下的技术方案。一种基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器,由依次连接的半导体尾纤输出激光器、耦合透镜组、激光增益介质、平面镜、第一平凹镜、倍频晶体、第二平凹镜和硼碳氮可饱和吸收镜组成。更进一步地,所述半导体尾纤输出激光器发射的连续光的中心波长为808nm。更进一步地,所述激光增益介质为Nd:YVO4晶体。更进一步地,所述平面镜朝向所述激光增益介质的一面镀有1064nm高反膜和532nm高透膜。更进一步地,所述第一平凹镜和所述第二平凹镜的凹面均镀有1064nm和532nm高反膜。更进一步地,所述倍频晶体为KTP晶体,所述倍频晶体的两面均镀有1064nm和532nm增透膜。更进一步地,所述硼碳氮可饱和吸收镜的朝向所述第二平凹镜的一面镀有1064nm和532nm高反膜。相比于现有技术,本技术的有益效果为:(1)本技术利用新型可饱和吸收体硼碳氮在532nm的皮秒激光下具有良好的非线性可饱和吸收特性,可以获得窄脉冲宽度、高峰值功率的脉冲激光输出,且输出的绿光脉冲激光质量更高更持续稳定。此外,通过对反应温度、反应时间及加入石墨烯和氮化硼的比例可以对产物BCN纳米片中的碳含量进行调控,进而影响其非线性光学性能。(2)BCN材料的折射率一般在1.22~2.40之间,根据BCN材料中三种元素比的不同,其禁带可以在小范围内调节,其一般介于3.5~6.0eV之间;BCN纳米片具有温和的反应条件、简单的反应步骤、高效的反应产率、良好的热稳定性及化学稳定性等优点,材料简单易得。附图说明图1为本技术的脉冲激光器的结构示意图;图中:1-半导体尾纤输出激光器;2-耦合透镜组;3-激光增益介质;4-平面镜;5-第一平凹镜;6-倍频晶体;7-第二平凹镜;8-硼碳氮可饱和吸收镜。具体实施方式研究表明,相比于石墨烯和六方氮化硼,硼碳氮具有更好的热稳定性及化学稳定性,并且具有更强的非线性饱和吸收特性。通过硼碳氮锁模能够获得窄脉冲宽度、高峰值功率的脉冲激光。而且,通过对反应温度、反应时间及加入石墨烯和氮化硼的比例可以对产物BCN纳米片中的碳含量进行调控,进而影响其非线性光学性能。本技术采用硼碳氮可饱和吸收体作为全固态绿光脉冲激光器的锁模器件,利用1064nm连续光经倍频晶体转换为532nm连续光,通过硼碳氮可饱和吸收体输出532nm脉冲激光,获得窄脉冲宽度、高峰值功率的脉冲激光。下面结合具体实施例对本技术进行详细描述。实施例如图1所示,本实施例的被动锁模绿光脉冲激光器由依次连接的半导体尾纤输出激光器1、耦合透镜组2、激光增益介质3、平面镜4、第一平凹镜5、倍频晶体6、第二平凹镜7和硼碳氮可饱和吸收镜8组成。半导体尾纤输出激光器发射的808nm连续光通过1:1耦合透镜组2聚焦到激光增益介质3上光斑半径为200μm;采用的硼碳氮可饱和吸收镜8是反射式的,为了弥补散光,镜片折叠的角度设置在10°左右,也就是脉冲激光与反射光之间的夹角为10°。参考图1,本实施例的全固态绿光脉冲激光器的工作原理是:通过半导体尾纤输出激光器1发射的808nm连续光经过激光增益介质转化为1064nm连续光,依次经过平面镜4、第一平凹镜5反射,通过倍频晶体转化为532nm连续光,由第二平凹镜7反射至硼碳氮可饱和吸收镜8,最终从平面镜4输出532nm脉冲激光。其中:半导体尾纤输出激光器1:中心波长为808nm,最大输出功率为20W,光纤芯径和数值孔径分别为400μm和0.22;激光增益介质3:Nd:YVO4晶体,Nd3+掺杂浓度0.5%;用铟箔包裹放在一紫铜水冷装置中;朝向耦合透镜组2的一面HR@1064nm&HR@532nm&AR@808nm;朝向平面镜4的一面AR@1064nm&AR@808nm;尺寸:4×4×8mm3;平面镜4:HR@1064nm&HT@532nm;作为输出镜;第一平凹镜5:HR@1064nm&HR@532nm;R=500mm;倍频晶体6:尺寸:4×4×8mm3;两面AR@1064nm&AR@532nm;第二平凹镜7:HR@1064nm&HR@532nm;R=200mm;硼碳氮可饱和吸收镜8:HR@1064nm&HR@532nm。硼碳氮可饱和吸收体的工作原理是:可饱和吸收体对腔内激光的吸收是随光场强度而变化的,当光强较弱时对光吸收很强,腔内损耗增大,因此光透过率很低。随着光强的增大,硼碳氮可饱和吸收体对光的吸收减弱,腔内损耗减小,当光强超过特定值时吸收本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器,其特征在于,由依次连接的半导体尾纤输出激光器(1)、耦合透镜组(2)、激光增益介质(3)、平面镜(4)、第一平凹镜(5)、倍频晶体(6)、第二平凹镜(7)和硼碳氮可饱和吸收镜(8)组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器,其特征在于,由依次连接的半导体尾纤输出激光器(1)、耦合透镜组(2)、激光增益介质(3)、平面镜(4)、第一平凹镜(5)、倍频晶体(6)、第二平凹镜(7)和硼碳氮可饱和吸收镜(8)组成。2.根据权利要求1所述的基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器,其特征在于,所述半导体尾纤输出激光器(1)发射的连续光的中心波长为808nm。3.根据权利要求1所述的基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器,其特征在于,所述激光增益介质(3)为Nd:YVO4晶体。4.根据权利要求1所述的基于新型可饱和吸收体硼碳氮的被动锁模绿光脉冲激光器,其特征在于,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:常建华石少杭李寒寒杨镇博
申请(专利权)人:南京信息工程大学
类型:新型
国别省市:江苏,32

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