一种被动锁模皮秒激光器制造技术

本发明专利技术涉及激光技术领域，公开了一种被动锁模皮秒激光器。该激光器包括泵浦模块、泵浦耦合装置、激光增益介质、小孔光阑和激光谐振腔，其中激光增益介质和小孔光阑设置在激光谐振腔内；泵浦模块用于发射泵浦光，泵浦光经过泵浦耦合装置进行准直聚焦后，进入激光谐振腔内，并作用在激光增益介质上，激光增益介质吸收泵浦光后通过受激辐射跃迁产生信号光，信号光穿过小孔光阑后在激光谐振腔内不断循环振荡并不断输出激光。本发明专利技术可以有效地抑制了激光高阶模起振，使得被动锁模皮秒激光器输出激光光束质量好，锁模稳定性佳，同时其具有输出功率高，脉冲稳定性好，激光单路输出，结构紧凑，操作过程简单的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光
，更具体的说，特别涉及一种被动锁模皮秒激光器。
技术介绍
随着激光技术产业的发展，对激光光源的脉冲宽度提出了更高的要求，传统的纳秒激光器已不能满足未来激光产业发展的需求。而皮秒激光器可以实现皮秒级的超短脉冲输出，能进一步推动激光行业的发展。皮秒激光器在激光加工，生物医学，国防军事，科学研究等领域有着广阔的应用前景。尤其在激光加工领域，皮秒激光器与传统纳秒激光器相比，具有独特的优势，皮秒脉冲可以直接破坏材料的化学键，能有效的降低材料的热效应和热效应作用范围，具有加工尺度小(几微米)、加工质量高(皮秒脉宽无热效应)、速度快、高分辨率、高去除率的优势，产品广泛用于高精密尺度的钻孔、修圆、切割、焊接、划线、刻蚀、安全印务、冷切等。受到越来越多客户的关注。应用材料包括金、银、铜、铝、钼、钨等金属，也包括硅、二氧化硅、金刚石等非金属材料，还可以加工尼龙、聚酯等有机材料。因此，皮秒激光器将以其自身独特的优势在未来的激光产业中开创出一片新天地。自1992年半导体可饱和吸收体专利技术以来，半导体可饱和吸收镜(SESAM)在皮秒被动锁模激光器中得到蓬勃的发展和广泛的应用。通过SESAM被动锁模来实现皮秒激光脉冲的输出是一种非常有效可行的方案。目前国内外对SESAM锁模皮秒激光器进行了大量的研究，也取得了较大的成果，专利号为CN102882113A、CN103259176A、CN102832534A、CN102832536A、CN101562310B等专利都公开了锁模皮秒激光器，但依然存在一些需要进一步改善的问题。如国内专利号为CN101562310B的专利中采用等效共焦腔的稳腔设计，使激发光在由平面镜和平凹镜构成的等效共焦腔中往返八次，得到一种锁模皮秒激光器。其优点是有效地增加了光程，降低了锁模脉冲的重复频率，激光器光学元件少，结构紧凑。然而，此锁模皮秒激光器存在如下缺点：(1)激发光多次在平凹镜上反射，会引起像散，影响激光输出的光束质量；(2)激光增益介质置于平凹镜上，不利于激光增益介质的冷却和系统稳定性；(3)平面镜和平凹镜的相对角度需要精确控制，容易受到外界环境和镜片热胀冷缩的影响，从而不利于激光器的长期稳定运转。因此，为了解决目前被动锁模皮秒激光器存在的问题，需要一种性能更佳的被动锁模皮秒激光器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种被动锁模皮秒激光器，其具有输出功率高，脉冲稳定性好，光束质量佳，激光单路输出，结构紧凑，操作过程简单的优点。为了解决以上提出的问题，本专利技术采用的技术方案为：一种被动锁模皮秒激光器，该激光器包括泵浦模块、泵浦耦合装置、激光增益介质、小孔光阑和激光谐振腔，其中激光增益介质和小孔光阑设置在激光谐振腔内；泵浦模块用于发射泵浦光，泵浦光经过泵浦耦合装置进行准直聚焦后，进入激光谐振腔内，并作用在激光增益介质上，激光增益介质吸收泵浦光后通过受激辐射跃迁产生信号光，信号光穿过小孔光阑后在激光谐振腔内不断循环振荡并不断输出激光。所述激光谐振腔为折叠稳定腔，其包括二向色镜、第一平凹镜、平面镜、激光输出镜、第二平凹镜和半导体可饱和吸收镜，其中二向色镜设置在泵浦耦合装置和激光增益介质之间，二向色镜上镀制泵浦光对应波长的增透膜和信号光对应波长的高反膜；穿过小孔光阑的信号光入射至第一平凹镜，经过第一平凹镜将其反射至平面镜，平面镜也将信号光反射至激光输出镜，激光输出镜将信号光部分反射部分输出；被激光输出镜反射的信号光依次被平面镜、第一平凹镜反射，并依次经过小孔光阑、激光增益介质至二向色镜，二向色镜将振荡光反射至第二平凹镜，第二平凹镜将其反射至半导体可饱和吸收镜，半导体可饱和吸收镜又将信号光反射回至第二平凹镜并沿原来的路线不断振荡，即信号光在激光谐振腔内不断循环振荡并不断从激光输出镜输出激光。所述泵浦模块采用光纤耦合输出的激光二极管，最大输出功率为30W，输出波长为808nm，耦合输出光纤的芯径为400um或800um。所述泵浦耦合装置采用两片相同的平凸镜构成，平凸镜的焦距为30mm-60mm，两片平凸镜设置在调节架上，并能调节泵浦光聚焦在激光增益介质上的位置。所述激光增益介质(4)采用Nd:YVO4或Nd:YAG或Nd:GVO4。所述二色向镜(3)采用45°镜。所述小孔光阑的直径大小为0.5mm-1mm之间。所述第一平凹镜的曲率半径为600mm-800mm，第二平凹镜的曲率半径为200mm-400mm。所述第一平凹镜和第二平凹镜上入射光线和反射光线的夹角小于8°。所述激光输出镜的透过率在2％-20％之间。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术通过在激光谐振腔中插入小孔光阑，通过激光增益介质受激辐射跃迁产生的信号光在激光谐振腔内振荡时，可以有效地抑制激光高阶模起振，使得被动锁模皮秒激光器输出激光光束质量好，锁模稳定性佳。2、本专利技术的激光谐振腔内通过设置二向色镜、第一平凹镜、平面镜、激光输出镜、第二平凹镜和半导体可饱和吸收镜，可以实现激光单路输出，且激光器输出功率高、脉冲稳定性好；此外整个激光器的结构简单紧凑，易于实现也易于调节操作，同时其可靠性好。附图说明图1为本专利技术被动锁模皮秒激光器的组成原理图。图2为本专利技术在连续锁模时输出功率与泵浦功率的关系图。图3为本专利技术被动锁模皮秒激光器获得的调Q锁模脉冲波形图。图4为本专利技术被动锁模皮秒激光器获得的连续锁模脉冲波形图。图5为本专利技术被动锁模皮秒激光器获得的自相关曲线图。附图标记说明：1-泵浦模块、2-泵浦耦合装置、3-二向色镜、4-激光增益介质、5-小孔光阑、6-第一平凹镜、7-平面镜、8-激光输出镜、9-第二平凹镜、10-半导体可饱和吸收镜具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。参阅图1所示，本专利技术提供的一种被动锁模皮秒激光器，包括功率可调的泵浦模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被动锁模皮秒激光器，其特征在于：该激光器包括泵浦模块(1)、泵浦耦合装置(2)、激光增益介质(4)、小孔光阑(5)和激光谐振腔，其中激光增益介质(4)和小孔光阑(5)设置在激光谐振腔内；泵浦模块(1)用于发射泵浦光，泵浦光经过泵浦耦合装置(2)进行准直聚焦后，进入激光谐振腔内，并作用在激光增益介质(4)上，激光增益介质(4)吸收泵浦光后通过受激辐射跃迁产生信号光，信号光穿过小孔光阑(5)后在激光谐振腔内不断循环振荡并不断输出激光。

【技术特征摘要】
1.一种被动锁模皮秒激光器，其特征在于：该激光器包括泵浦模块(1)、
泵浦耦合装置(2)、激光增益介质(4)、小孔光阑(5)和激光谐振腔，其
中激光增益介质(4)和小孔光阑(5)设置在激光谐振腔内；
泵浦模块(1)用于发射泵浦光，泵浦光经过泵浦耦合装置(2)进行准
直聚焦后，进入激光谐振腔内，并作用在激光增益介质(4)上，激光增益
介质(4)吸收泵浦光后通过受激辐射跃迁产生信号光，信号光穿过小孔光
阑(5)后在激光谐振腔内不断循环振荡并不断输出激光。
2.根据权利要求1所述的被动锁模皮秒激光器，其特征在于：所述激
光谐振腔为折叠稳定腔，其包括二向色镜(3)、第一平凹镜(6)、平面镜(7)、
激光输出镜(8)、第二平凹镜(9)和半导体可饱和吸收镜(10)，其中二向
色镜(3)设置在泵浦耦合装置(2)和激光增益介质(4)之间，二向色镜
(3)上镀制泵浦光对应波长的增透膜和信号光对应波长的高反膜；
穿过小孔光阑(5)的信号光入射至第一平凹镜(6)，经过第一平凹镜
(6)将其反射至平面镜(7)，平面镜(7)也将信号光反射至激光输出镜(8)，
激光输出镜(8)将信号光部分反射部分输出；
被激光输出镜(8)反射的信号光依次被平面镜(7)、第一平凹镜(6)
反射，并依次经过小孔光阑(5)、激光增益介质(4)至二向色镜(3)，二
向色镜(3)将振荡光反射至第二平凹镜(9)，第二平凹镜(9)将其反射至
半导体可饱和吸收镜(10)，半导体可饱和吸收镜(10)又将信号光反射回
至第二平凹镜(9)并沿原...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳其国，金艳丽，吕启涛，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44