基于调Q方式产生超短脉冲的激光器制造技术

本发明专利技术属于飞秒激光技术领域，提供了一种基于调Q方式产生超短脉冲的激光器，以解决传统超短脉冲激光器对环境依赖性高的弊端。本发明专利技术所提供的超短脉冲的激光器包括半导体激光源和依次设置在半导体激光源输出光路上的腔镜、增益介质、调Q元件、非线性玻璃波导、耦合输出镜和脉冲压缩器。本发明专利技术基于调Q技术，结合非线性玻璃波导光谱展宽技术和脉冲压缩技术可获得超短脉冲激光，具有更高的稳定性，对环境依赖性小，结构简单且成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于飞秒激光
，涉及一种基于调Q方式产生超短脉冲的激光器。
技术介绍
超短脉冲通常是指脉冲宽度在皮秒至飞秒量级的激光脉冲，这种激光脉冲在基础科学研究、商业、工业领域具有不可或缺的作用。目前常用的超短脉冲激光器主要通过锁模技术来获得超短脉冲激光，而这种锁模超短脉冲激光器具有如下缺点：(1)对工作条件和外界环境的要求较为苛刻，难以满足工业生产的要求：由于锁模超短脉冲激光器通常是利用被动非线性器件产生周期性调制，或利用激活介质本身的非线性效应对振荡光束进行强度调制、相位锁定，因此传统的锁模超短脉冲激光器要求腔内功率密度足够高，但是过度的自调制会引起锁模的不稳定，导致锁模超短脉冲激光器对外界的扰动非常灵敏。(2)锁模超短脉冲激光器的重复频率通常大于10MHz，因此即使有较高的平均输出功率，单脉冲能量仍然较低。(3)由于在激光材料加工过程中会产生等离子体，受等离子屏蔽效应的影响，通过锁模超短脉冲激光器获得的高重复频率激光脉冲并不适用。(4)锁模超短脉冲激光器的机械敏感度高，光路校准困难，容易出现自调Q现象。(5)为了降低锁模超短脉冲激光器的重复频率，同时提高平均输出功率和单脉冲能量，保持脉冲稳定性，需要额外使用脉冲选择器、激光放大器等设备，导致激光系统的复杂程度、技术难度以及成本增大。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中传统锁模超短脉冲激光器对工作环境的高度依赖性，本专利技术提供了一种稳定性高的基于调Q方式产生超短脉冲的激光器。本专利技术的技术方案：基于调Q方式产生超短脉冲的激光器包括半导体激光源、腔镜、增益介质和耦合输出镜；其特殊之处在于：还包括调Q元件、非线性玻璃波导和脉冲压缩器。腔镜、增益介质、调Q元件、非线性玻璃波导、耦合输出镜和脉冲压缩器依次设置在半导体激光源的输出光路上。。上述调Q元件可以是主动调Q元件，也可以是被动调Q元件。上述主动调元件为KD*P、KTP、RTP或BBO，被动调Q元件为Cr:YAG或半导体可饱和吸收体。上述非线性玻璃波导是通过对掺杂了多种金属离子的非线性玻璃材料进行激光光刻的方法获得的。上述非线性玻璃材料是具有极高的折射率和非线性折射率的硫系玻璃或氟化玻璃。上述硫系玻璃为硫化镓镧玻璃；上述氟化玻璃为ZBLAN玻璃；掺杂元素是钕元素(Nd)或镱元素(Yb)。上述脉冲压缩器是啁啾体布拉格光栅、光栅对或棱镜对。本专利技术基于调Q技术，结合非线性玻璃波导光谱展宽技术和脉冲压缩技术可获得超短脉冲激光，具有更高的稳定性，有效解决了传统超短脉冲激光器对环境的高度依赖的弊端。本专利技术的优点是：本专利技术所提供的基于调Q方式产生超短脉冲的激光器稳定性高，对环境依赖性小，结构简单且成本低。说明书附图图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的实施例一的结构示意图；图3为本专利技术的实施例二的结构示意图；图4为本专利技术的实施例三的结构示意图；其中：1-半导体激光源；2-腔镜；3-增益介质；4-调Q元件；5-非线性玻璃波导；6-耦合输出镜；7-脉冲压缩器；71-啁啾体布拉格光栅；72-光栅对；73-棱镜对。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本专利技术所提供的基于调Q方式产生超短脉冲的激光器包括依次设置的半导体激光源1、腔镜2、增益介质3、调Q元件4、非线性玻璃波导5、耦合输出镜6和脉冲压缩器7。腔镜2设置在半导体激光源1的输出光路上，增益介质3设置在腔镜2的输出光路上，调Q元件4设置在增益介质3的输出光路上，非线性玻璃波导5设置在调Q元件4的输出光路上，耦合输出镜6设置在非线性玻璃波导5的输出光路上，脉冲压缩器7设置在耦合输出镜6的输出光路上。本专利技术的调Q元件4可以是主动调Q元件(例如KD*P、KTP、RTP或BBO)，也可以是被动调Q元件(例如Cr:YAG或半导体可饱和吸收体)。本专利技术的非线性玻璃波导5是通过对掺杂了多种金属元素(例如钕元素或镱元素)的非线性玻璃材料进行激光光刻的方法获得的，并且非线性玻璃材料采用具有极高的折射率和非线性折射率的硫系玻璃(例如硫化镓镧玻璃)或氟化玻璃(例如ZBLAN玻璃)。本专利技术的脉冲压缩器7是用于将耦合输出镜6输出的具有线性啁啾的纳秒或皮秒激光压缩为飞秒脉冲激光，脉冲压缩器7可采用啁啾体布拉格光栅71(如图2所示)、光栅对72(如图3所示)或棱镜对73(如图4所示)。本专利技术的工作原理和工作过程为：本专利技术采用半导体激光源1作为泵浦源，泵浦光通过腔镜2进入增益介质3，腔镜2和耦合输出镜6构成谐振腔，由增益介质3吸收泵浦光，产生在谐振腔内反复多次振荡的连续振荡光。使用调Q元件4对谐振腔内的连续振荡光进行调制，在调Q元件4的后侧(即调Q元件4的输出光路上)设置非线性玻璃波导5，利用非线性玻璃波导5的非线性特性，基于自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射等三阶非线性光学效应的相互作用，实现对谐振腔内连续振荡光的调制和光谱展宽后，从耦合输出镜6输出具有线性啁啾的宽光谱纳秒或皮秒脉冲激光。从耦合输出镜6输出的纳秒或皮秒脉冲激光进入脉冲压缩器7，脉冲压缩器7通过提供相反的啁啾实现脉冲压缩，最终输出皮秒至飞秒量级的脉冲激光。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于调Q方式产生超短脉冲的激光器，包括半导体激光源、腔镜、增益介质和耦合输出镜；其特征在于：还包括调Q元件、非线性玻璃波导和脉冲压缩器；所述腔镜、增益介质、调Q元件、非线性玻璃波导、耦合输出镜和脉冲压缩器依次设置在半导体激光源的输出光路上。

【技术特征摘要】
1.基于调Q方式产生超短脉冲的激光器，包括半导体激光源、腔镜、增
益介质和耦合输出镜；其特征在于：还包括调Q元件、非线性玻璃波导和脉
冲压缩器；所述腔镜、增益介质、调Q元件、非线性玻璃波导、耦合输出镜
和脉冲压缩器依次设置在半导体激光源的输出光路上。
2.根据权利要求1所述的基于调Q方式产生超短脉冲的激光器，其特征
在于：所述调Q元件为主动调Q元件或被动调Q元件。
3.根据权利要求2所述的基于调Q方式产生超短脉冲的激光器，其特征
在于：所述主动调元件为KD*P、KTP、RTP或BBO；所述被动调Q元件为Cr:YAG
或半导体可饱和吸收体。
4.根据权利要求3所述的基于调Q方式产...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙哲，程光华，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61