一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器，包括依次连接的半导体尾纤输出激光器、耦合透镜组、硅酸钇晶体、平面镜、第一平凹镜、Bi2Te3可饱和吸收体、第二平凹镜和输出镜，所述第一平凹镜的凹面朝向Bi2Te3可饱和吸收体的输入端，第二平凹镜的凹面朝向Bi2Te3可饱和吸收体的输出端，第一平凹镜的凹面与第二平凹镜的凹面相对。本实用新型专利技术提供的锁模脉冲激光器，利用Bi2Te3可饱和吸收体在近红外波段具有非线性可饱和吸收特性，输出皮秒/飞秒量级的脉冲激光；Bi2Te3材料可采用锂离子插层法制备得到，制备方法相对简单，获取容易，成本可控。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器
本技术涉及一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器，属于光学仪器及激光

技术介绍
可饱和吸收体是一种具有确定损耗的光学器件，广泛应用于各类激光腔中进行模式锁定；通过可饱和吸收体的损耗机制，连续激光器中杂乱的多脉冲可以被调制成有规律的超短脉冲串。现有技术中常用的石墨烯可饱和吸收体存在一些缺陷，其中比较明显是调制深度特别低，大概只有百分之一的调制深度；要获得更高的调制深度可以使用加大石墨烯层数的方法，但是这种方法的缺点是额外的非饱和损耗会加大，而这会降低激光器的性能。碲化铋Bi2Te3是一种拓扑绝缘体，具有拓扑电子特性的材料都叫拓扑绝缘体，零能隙的狄克拉电子态的表面态使它的表面呈现金属性，而材料本身的特性是绝缘性。碲化铋所拥有的宽波段吸收光谱是由它的表面态的零带隙与体态的窄带隙造成的，因此在光学方面的应用比较广泛；同时在脉冲激光领域，人们对拓扑绝缘体的电子弛豫动力学和非线性光学做了进一步研究。与石墨烯相比，Bi2Te3具有更高的调制深度，在激光器运用中具有更大的优势，更适合在近红外波段工作。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器。技术方案：为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器，包括依次连接的半导体尾纤输出激光器、耦合透镜组、硅酸钇晶体、平面镜、第一平凹镜、Bi2Te3可饱和吸收体、第二平凹镜和输出镜，所述第一平凹镜的凹面朝向Bi2Te3可饱和吸收体的输入端，第二平凹镜的凹面朝向Bi2Te3可饱和吸收体的输出端，第一平凹镜的凹面与第二平凹镜的凹面相对。进一步地，所述半导体尾纤输出激光器的输出波长为976nm，最大输出功率为30W。进一步地，所述平面镜向硅酸钇晶体方向倾斜，倾斜角度为9°~11°。进一步地，所述硅酸钇晶体朝向耦合透镜组的一面镀有976nm增透膜和1059nm高反膜；硅酸钇晶体朝向平面镜的一面镀有1059nm增透膜。进一步地，所述平面镜朝向硅酸钇晶体的一面镀有1059nm高反膜。进一步地，所述第一平凹镜朝向Bi2Te3可饱和吸收体的一面以及第二平凹镜朝向Bi2Te3可饱和吸收体的一面均镀有1059nm高反膜。进一步地，所述输出镜朝向第二平凹镜的一面镀有1059nm高透膜。有益效果：本技术提供的基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器，利用Bi2Te3可饱和吸收体在近红外波段具有非线性可饱和吸收特性，输出皮秒/飞秒量级的脉冲激光；Bi2Te3材料可采用锂离子插层法制备得到，制备方法相对简单，获取容易。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术作更进一步的说明。如图1所示，一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器，包括依次连接的半导体尾纤输出激光器1、耦合透镜组2、硅酸钇晶体3、平面镜4、第一平凹镜5、Bi2Te3可饱和吸收体6、第二平凹镜7和输出镜8，所述第一平凹镜5的凹面朝向Bi2Te3可饱和吸收体6的输入端，第二平凹镜7的凹面朝向Bi2Te3可饱和吸收体6的输出端，第一平凹镜5的凹面与第二平凹镜7的凹面相对；半导体尾纤输出激光器1与耦合透镜组2之间还设有偏振控制器9，以调节激光器输出光的偏振态。所述半导体尾纤输出激光器1的输出波长为976nm，最大输出功率为30W，光纤芯径和数值孔径分别为400μm和0.22。所述平面镜4向硅酸钇晶体3方向倾斜，倾斜角度为9°~11°，优选为10°的倾斜角。所述硅酸钇晶体3朝向耦合透镜组2的一面镀有976nm增透膜和1059nm高反膜；硅酸钇晶体3朝向平面镜4的一面镀有1059nm增透膜以减少损耗；硅酸钇晶体的尺寸可以为3mm*3mm*2mm。镀1059nm高反膜是为了使光子在W型腔内来回振荡，最终形成激光输出。所述平面镜4朝向硅酸钇晶体3的一面镀有1059nm高反膜。所述第一平凹镜5朝向Bi2Te3可饱和吸收体6的一面以及第二平凹镜7朝向Bi2Te3可饱和吸收体6的一面均镀有1059nm高反膜；第一平凹镜5的凹面半径可以为500mm，第二平凹镜7的凹面半径可以为200mm。所述输出镜8朝向第二平凹镜7的一面镀有1059nm高透膜。本技术的工作过程：带尾纤输出的半导体激光器1发射976nm连续光，经1:1耦合透镜组2聚焦后射向激光增益介质硅酸钇晶体3，光斑半径为200μm；976nm连续光经由硅酸钇晶体3转化为1059nm的连续激光，然后经过平面镜4反射、第一平凹镜5的凹面反射后进入Bi2Te3可饱和吸收体6，然后再由第二平凹镜7的凹面反射进入输出镜8，由输出镜8输出1059nm的近红外锁模脉冲激光。Bi2Te3可饱和吸收体的工作原理是：在线性放大阶段，可饱和吸收体的损耗比激光器的增益大，此时自发辐射的荧光光强比较弱，但是光强会随着随机相位关系的激光模式发生干涉而产生变化，脉冲数会达到腔体的模数，极少数会大于平均光强的峰值。泵浦的持续会导致自然选模的发生，与此同时，放大信号会随着频谱的变窄而得到平滑和加宽。在非线性吸收阶段，激光器的增益还是呈线性的，但此时腔内峰值和饱和吸收体的吸收强度相同，但脉冲强度骤增，频谱变宽。在非线性放大阶段，因为吸收跃迁的完全饱和，经过放大介质的时候强脉冲处于非线性状态，此时背景脉冲差不多被全部抑制了，所以只有一个高强度脉冲的输出，被动锁模是由脉冲互相竞争形成的。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器，其特征在于：包括依次连接的半导体尾纤输出激光器、耦合透镜组、硅酸钇晶体、平面镜、第一平凹镜、Bi2Te3可饱和吸收体、第二平凹镜和输出镜，所述第一平凹镜的凹面朝向Bi2Te3可饱和吸收体的输入端，第二平凹镜的凹面朝向Bi2Te3可饱和吸收体的输出端，第一平凹镜的凹面与第二平凹镜的凹面相对。

【技术特征摘要】
1.一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器，其特征在于：包括依次连接的半导体尾纤输出激光器、耦合透镜组、硅酸钇晶体、平面镜、第一平凹镜、Bi2Te3可饱和吸收体、第二平凹镜和输出镜，所述第一平凹镜的凹面朝向Bi2Te3可饱和吸收体的输入端，第二平凹镜的凹面朝向Bi2Te3可饱和吸收体的输出端，第一平凹镜的凹面与第二平凹镜的凹面相对。2.根据权利要求1所述的一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器，其特征在于：所述半导体尾纤输出激光器的输出波长为976nm，最大输出功率为30W。3.根据权利要求1所述的一种基于非线性光学材料Bi2Te3的1059nm锁模脉冲激光器，其特征在于：所述平面镜向硅酸钇晶体方向倾斜，倾斜角度为9°~11°。4.根据权利要求1所述的一种基于非线...

【专利技术属性】
技术研发人员：常建华，丁蓉，戴瑞，石少航，赵勇毅，
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