时域脉宽可调的飞秒激光器制造技术

本实用新型专利技术涉及激光器技术领域，公开一种时域脉宽可调的飞秒激光器，包括有泵浦激光器、光耦合装置、一段光子晶体光纤，所述泵浦激光器输出端通过耦合装置与一段光子晶体光纤封装而成；所述一段光子晶体光纤为1m长1fs至1ps的光子晶体光纤。本实用新型专利技术飞秒激光器利用光子晶体光纤的调制不稳定性，设计光子晶体光纤的横截面结构，分裂初始长脉冲形成飞秒脉冲，输出时域周期从1fs到1ps范围内可调的飞秒脉冲。其结构简单、成本低廉、运转稳定；该飞秒激光器在超快化动力学、微结构材料科学和生命科学等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
时域脉宽可调的飞秒激光器
本技术涉及激光器
，尤其涉及用于产生不同时域脉宽的飞秒脉冲的一种时域脉宽可调的飞秒激光器。
技术介绍
飞秒脉冲具有极短的脉冲宽度、极高的峰值功率和极宽的光谱范围，在强场激光物理、超快化学动力学、微结构材料科学和生命科学等众多领域有着广泛应用。1981年以染料激光为代表的第一代飞秒激光器研制成功，使人类成功进入到飞秒时代；但是染料激光器输出功率低、运转不稳定、维护管理复杂等缺点使其应用范围受到极大的限制。1991年以掺钛蓝宝石固体激光器为代表的第二代飞秒激光器诞生，由于其具有材料稳定性、运转可靠性等优点，使得染料飞秒激光器濒于淘汰，但是固体飞秒激光系统由数百个分离的机械组件和光学元件组成，必须放置在超净、防震、恒温的特定实验室才能保证其正常工作。第三代表飞秒激光器以光纤激光器为代表，光纤特殊的几何结构使其可以获得极高的单次通过增益，并且具有极好的散热效果，但是在单脉冲能量、平均输出功率等技术指标方面，难以与固体激光器相媲美。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题:针对当前飞秒激光器输出脉冲时域脉宽不可调节的技术现状，提出了一种时域脉宽可调的飞秒激光器，该飞秒激光器采用常见的纳秒脉冲激光器或者连续光激光器泵浦光子晶体光纤制作而成，结构简单、成本低廉，更重要的是，通过设计光子晶体光纤的横截面结构参数，该激光器可以输出时域周期从Ifs到Ips范围内灵活可调的飞秒脉冲。 为实现上述专利技术目的，本技术采用的技术方案是: 一种时域脉宽可调的飞秒激光器，包括有泵浦激光器、光耦合装置、一段光子晶体光纤，所述泵浦激光器输出端通过耦合装置与一段光子晶体光纤封装而成；所述一段光子晶体光纤为Im长的Ifs至Ips的光子晶体光纤。 一种时域脉宽可调的飞秒激光器，所述泵浦激光器为输出脉宽在百皮秒量级以上输出初始长脉冲的长脉冲激光器。 —种时域脉宽可调的飞秒激光器，所述光耦合装置为聚焦透镜光耦合装置，用于将泵浦激光器输出的初始长脉冲光会聚耦合进光子晶体光纤的纤芯；聚焦透镜光耦合装置由聚焦透镜与光纤连接装置连接组成。 一种时域脉宽可调的飞秒激光器，所述光纤连接装置为独根光纤卡接装置。 一种时域脉宽可调的飞秒激光器，所述光纤连接装置为数根光纤卡接装置。 一种时域脉宽可调的飞秒激光器，所述光子晶体光纤为输出Ifs至Ips的对应的飞秒脉冲光子晶体光纤；包括=Ifs至5.5fs的飞秒脉冲光子晶体光纤、5.5fs至10.9fs的飞秒脉冲光子晶体光纤、10.9fs至50.2fs的飞秒脉冲光子晶体光纤、50.2fs至101.9fs的飞秒脉冲光子晶体光纤、101.9fS至546.7fS的飞秒脉冲光子晶体光纤、546.7fs至1000.2fs的飞秒脉冲光子晶体光纤； (a)飞秒脉冲1000.2fs的光子晶体光纤结构为:孔直径与孔间距比值d/Λ =0.88，孔间距为4.0 μ m ； (b)飞秒脉冲546.7fs的光子晶体光纤结构为:对应孔直径与孔间距比值d/Λ =0.87，孔间距为3.0ym ； (c)飞秒脉冲101.9fs的光子晶体光纤结构为:对应孔直径与孔间距比值d/Λ =0.55，孔间距为3.0ym ； (d)飞秒脉冲50.2fs的光子晶体光纤结构为:对应孔直径与孔间距比值d/Λ =0.39，孔间距为3.0ym ； (e)飞秒脉冲10.9fs的光子晶体光纤结构为:对应孔直径与孔间距比值d/Λ =0.59，孔间距为4.0 μ m ； (f)飞秒脉冲5.5fs的光子晶体光纤结构为:对应孔直径与孔间距比值d/Λ =0.80，孔间距为5.0 μ m0 一种时域脉宽可调的飞秒激光器，所述泵浦激光器或替换为基于调Q的纳秒激光器，或为连续输出初始长脉冲光的激光器。 由于采用如上所述的技术方案，本技术具有如下优越性: 一种脉宽可调的飞秒激光器，该飞秒激光器采用常见的纳秒脉冲激光器或者连续光激光器泵浦光子晶体光纤制作而成，结构简单、成本低廉，更重要的是，通过设计光子晶体光纤的横截面结构参数，该激光器可以输出时域周期从Ifs到Ips范围内灵活可调的飞秒脉冲。 本技术与普通石英光纤相比，光子晶体光纤又称微结构光纤，其包层中沿轴向均匀排列着波长量级的空气孔，从而能够有效降低包层的折射率，光被限制在纤芯中依据全内反射原理进行传输。由于其空气孔的大小、形状和排列方式可以灵活调节，使得人们可以在很大范围内改变光子晶体光纤的模场分布、色散特性以及非线性特性。因此，光子晶体光纤很快成为近年来研究提高飞秒脉冲单脉冲能量、平均输出功率等技术指标的首选材料。 本技术与现有飞秒激光器相比，其优势包括: 第一，该飞秒激光器只需一台常用的长脉冲激光器和一段米量级长的光子晶体光纤，基于调Q的纳秒激光器或者连续光激光器均可，成本大大降低； 第二，借助光子晶体光纤的调制不稳定性分裂初始长脉冲，形成飞秒脉冲，结构简单，运转稳定； 第三，由于光子晶体光纤灵活可调的色散特性，通过设计光子晶体光纤的结构参数，该飞秒激光器可以输出不同时域脉宽的飞秒脉冲。鉴于这些优势，该飞秒激光器在超快化学动力学、微结构材料科学和生命科学等众多领域具有广阔的应用前景。 【附图说明】 图1为时域脉宽可调的飞秒激光器的结构示意图。 图2为泵浦激光器输出的初始脉冲波形，半极大全脉宽10ps波形图。 图3a为仿真获得T = 1000.2fs飞秒脉冲波形图；图3b为仿真获得T = 546.7fs飞秒脉冲波形图；图3c为仿真获得T = 101.9fs飞秒脉冲波形图；图3d为仿真获得T =50.2fs飞秒脉冲波形图；图3e为仿真获得T = 10.9fs飞秒脉冲波形图；图3f为仿真获得T = 5.5fs飞秒脉冲波形图。 图4为孔间距Λ设置为3.0μπι，不同孔直径与孔间距比值d/Λ下获得的飞秒脉冲周期图。 图5为孔直径与孔间距的比值d/Λ设置为0.80，不同孔间距下获得的飞秒脉冲周期图。 【具体实施方式】 以下结合附图与具体实例对本技术作进一步的说明，附图仅用于示例目的，而不是限制本技术的使用范围。 如图1所示，一种时域脉宽可调的飞秒激光器，包括有泵浦激光器1、光耦合装置 2、一段光子晶体光纤3，所述泵浦激光器I输出端通过耦合装置2与一段光子晶体光纤3封装而成；所述一段光子晶体光纤为Im长的Ifs至Ips的光子晶体光纤。 作为具体实施例，泵浦激光器选用Teem Phononics公司生产的Nd = YAG调Q微晶片激光器，工作波长1064nm，输出的初始脉冲波形如图2所示，半极大全脉宽为lOOps，在重复频率为7.2kHz时的峰值功率可达15kW，需要指出的是，也可选择其他工作波长、脉宽在百皮秒量级以上的长脉冲激光器，或替换为基于调Q的纳秒激光器，或为连续输出初始长脉冲光的激光器。 光耦合装置采用会聚透镜方式的聚焦透镜光耦合装置将激光束耦合进光子晶体光纤。用于将泵浦激光器输出的初始长脉冲光会聚耦合进光子晶体光纤的纤芯。聚焦透镜光耦合装置由聚焦透镜与光纤连接装置连接组成。 所述光纤连接装置为独根光纤卡接装置，用于将独根光纤快速与泵浦激光器固定连接在一起得到一种飞秒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时域脉宽可调的飞秒激光器，其特征是：包括有泵浦激光器(1)、光耦合装置(2)、一段光子晶体光纤(3)，所述泵浦激光器(1)输出端通过耦合装置(2)与一段光子晶体光纤(3)封装而成；所述一段光子晶体光纤(3)为1m长的1fs至1ps的光子晶体光纤。

【技术特征摘要】
1.一种时域脉宽可调的飞秒激光器，其特征是:包括有泵浦激光器(I)、光耦合装置(2)、一段光子晶体光纤(3)，所述泵浦激光器(I)输出端通过耦合装置(2)与一段光子晶体光纤(3)封装而成；所述一段光子晶体光纤(3)为Im长的Ifs至Ips的光子晶体光纤。2.根据权利要求1所述的一种时域脉宽可调的飞秒激光器，其特征是:所述泵浦激光器(I)为输出脉宽在百皮秒量级以上输出初始长脉冲的长脉冲激光器。3.根据权利要求1所述的一种时域脉宽可调的飞秒激光器，其特征是:所述光耦合装置(2)为聚焦透镜光耦合装置，用于将泵浦激光器输出的初始长脉冲光会聚耦合进光子晶体光纤的纤芯；聚焦透镜光耦合装置由聚焦透镜与光纤连接装置连接组成。4.根据权利要求3所述的一种时域脉宽可调的飞秒激光器，其特征是:所述光纤连接装置为独根光纤卡接装置。5.根据权利要求3所述的一种时域脉宽可调的飞秒激光器，其特征是:所述光纤连接装置为数根光纤卡接装置。6.根据权利要求1所述的一种时域脉宽可调的飞秒激光器，其特征是:所述光子晶体光纤(3)为输出Ifs至Ips的对应的飞秒脉冲光子晶体光纤；包括:lfs至5.5fs的飞秒脉冲光子晶体光纤、5.5fs至10.9fs的飞秒脉冲光子晶体光纤、10.9fs至5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦斌，陈前荣，王敏，黄成功，邹前进，李华，刘艳芳，亓凤杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八九二部队，
类型：新型
国别省市：河南;41