一种激光器制造技术

本申请提供了一种激光器，该激光器包括泵浦光源、用于产生脉冲光束的封装单元、色散调节单元以及位于两者之间光路上的光路传播组件；泵浦光源射出的入射光束经光路传播组件进入封装单元转换为脉冲光束；脉冲光束经过光路传播组件进入色散调节单元中，脉冲光束射入衍射光栅形成第一衍射光束，第一衍射光束经平移屋脊棱镜反射平移预设距离后，再次射入衍射光栅形成第二衍射光束；第二衍射光束经全反射镜全反射后沿原路返回，并再次经过衍射光栅的两次衍射后耦合进入光路传播组件，以对外输出经色散调节后的脉冲光束；移动机构带动平移屋脊棱镜沿第一衍射光束所在方向移动。本申请提供的激光器脉宽可调范围大、结构简单稳定性好。结构简单稳定性好。结构简单稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种激光器


[0001]本申请属于激光器
，更具体地说，是涉及一种激光器。

技术介绍

[0002]在激光
中，超快激光器是指输出脉冲宽度在皮秒或者小于皮秒量级的脉冲激光器，而该超快激光器在精密微加工、生物医疗及科研等领域有着广泛应用。通常，全光纤高功率大脉冲能量的超快脉冲激光器一般采用超快种子源加上光纤放大级的MOPA(Master Oscillator Power-Amplifier，主控振荡器的功率放大器)结构。其中，超快种子源的质量直接决定激光放大系统最终输出的质量，而超快种子源的产生常用被动锁模方案。被动锁模方案一般包括饱和吸收体被动锁模方案(半导体饱和吸收体SESAM、石墨烯、拓扑绝缘体以及黑鳞等)、非线性偏振旋转方案(Nonlinear Polarization Rotation，NPR)以及非线性放大环形镜(Nonlinear Amplified Loop Mirror，NALM)方案等。虽然在超快激光器的设计方案中，这种被动锁模方案具有脉冲宽度窄，稳定性高及全光纤结构等优点，但其缺点是脉宽不能灵活调节，而若要达到调节脉宽的需求，就需要在后级放大过程中调节色散，进而增加结构复杂性和成本。
[0003]针对此问题，为实现脉冲可调，业内通常采用电调、增益开关等主动调制方式。在这种主动调制方案中，激光脉冲和频率均由电路控制，虽然可以实现脉宽灵活调节且还具有稳定性高和响应快的特点，但是这种方式难以获得50ps以下的激光脉冲，不利于将激光器应用于工业冷加工。此外，除了主动调制方案外，还可以通过某些技术手段来改变腔内的色散元件而实现脉宽可调。而这种改变腔内色散元件如光子晶体光纤、色散光纤光栅、炭纳米管的色散特性以实现脉宽可调的方式，往往是通过温度或者应力的变化来实现，存在稳定性较差，可调范围较窄，可重复性较差和响应时间较长等问题。例如，业内有人提出利用对石墨烯啁啾布拉格光栅的反射带宽进行光控调节，而实现脉宽可调激光的输出，具有调节精度高，调节范围宽和响应时间短等优点。但实际上，由于石墨烯的敏感性以及长期稳定性不高，导致这种技术难以在工业中应用。
[0004]因此，提供一种脉宽可调、调节范围较宽、响应时间较短、稳定性较好且能确实满足工业应用需求的超快激光器就成了业内亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种激光器，以解决现有技术中存在的超快激光器的脉宽无法灵活调节的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种激光器，包括：
[0007]泵浦光源，
[0008]封装单元，用于产生脉冲光束；
[0009]色散调节单元，色散调节单元包括衍射光栅、平移屋脊棱镜、全反射镜以及移动机构，平移屋脊棱镜安装在移动机构上；以及，
[0010]光路传播组件，光路传播组件位于封装单元与色散调节单元之间的光路上；
[0011]其中，泵浦光源射出的入射光束经光路传播组件产生连续光束并进入封装单元，封装单元将连续光束转换为脉冲光束；脉冲光束经过光路传播组件进入色散调节单元中，脉冲光束射入衍射光栅形成第一衍射光束，第一衍射光束经平移屋脊棱镜反射平移预设距离后，再次射入衍射光栅形成射向全反射镜的第二衍射光束；第二衍射光束经全反射镜全反射后沿原路返回，并再次经过衍射光栅的两次衍射后耦合进入光路传播组件，以对外输出经色散调节后的脉冲光束；移动机构可带动平移屋脊棱镜沿第一衍射光束所在方向移动。
[0012]可选地，光路传播组件包括沿光路连接的第一保偏准直器和第二保偏准直器，封装单元与第一保偏准直器空间耦合，色散调节单元与第二保偏准直器空间耦合。
[0013]可选地，封装单元包括可饱和吸收体、固定套筒以及聚焦透镜；
[0014]固定套筒具有安装腔，第一保偏准直器的耦合端伸入固定套筒中，可饱和吸收体安装在安装腔的内壁上，且可饱和吸收体与第一保偏准直器相对间隔设置；聚焦透镜内置于安装腔中，并位于可饱和吸收体和第一保偏准直器之间。
[0015]可选地，聚焦透镜为双凸元件。
[0016]可选地，移动机构包括移动平台和与移动平台连接的步进电机，平移屋脊棱镜固设在移动平台上，步进电机受控驱动移动平台移动，以带动平移屋脊棱镜沿第一衍射光束所在方向移动。
[0017]可选地，脉冲光束从第二保偏准直器输出并进入衍射光栅形成第一衍射光束；第一衍射光束经平移屋脊棱镜反射并平移预设距离后，沿与第一衍射光束相反的方向回射至衍射光栅，并经衍射光栅二次衍射后形成第二衍射光束；第二衍射光束经全反射镜全反射后沿原路返回，并再次经过衍射光栅的两次衍射后耦合进入第二保偏准直器。
[0018]可选地，全反射镜的反射面与第二衍射光束所在方向垂直；衍射光栅为透射型衍射光栅时，平移屋脊棱镜和全反射镜分设于衍射光栅的刻线平面的两侧；衍射光栅为反射型衍射光栅时，平移屋脊棱镜和全反射镜均设于衍射光栅朝向第二保偏准直器的一侧，且平移屋脊棱镜位于衍射光栅与全反射镜之间。
[0019]可选地，光路传播组件还包括保偏波分复用器、掺杂保偏光纤以及保偏输出耦合器，泵浦光源射出的入射光束通过光纤传输到保偏波分复用器，并耦合进入掺杂保偏光纤，再经过保偏输出耦合器后进入第二保偏准直器。
[0020]可选地，保偏波分复用器的信号端和第一保偏准直器连接，保偏波分复用器的泵浦端与和泵浦光源连接，保偏波分复用器的公共端与掺杂保偏光纤连接。
[0021]可选地，保偏输出耦合器中内设有双折射晶体，保偏输出耦合器的合路端与第二保偏准直器连接，保偏输出耦合器的第一分路端与掺杂有源光纤连接，保偏输出耦合器的第二分路端为输出经色散调节后的脉冲光束的输出端。
[0022]本申请提供的激光器的有益效果在于：与现有技术相比，由于该激光器包括封装单元和色散调节单元，两者共同形成了本激光器的谐振腔，故泵浦光源射出的入射光束经光传播组件进入封装单元后，就能通过被动锁模方式转化为稳定的超短脉冲光束，然后，该脉冲光束进入色散调节单元后，通过移动机构带动平移屋脊棱镜沿第一衍射光束所在方向移动，进而控制改变平移屋脊棱镜和衍射光栅的间距，控制谐振腔内的色散量，从而实现对
激光脉宽从飞秒到皮秒的调节。换言之，本申请的技术方案是一种基于控制腔内衍射光栅色散量的脉宽可调超快激光器技术，该技术利用封装单元的可饱和吸收体被动锁模方式产生超短脉冲光束，然后通过移动机构带动平移屋脊棱镜改变与衍射光栅的间距，而实现对谐振腔内色散量的调节控制，进而实现对外输出的脉冲光束的激光脉宽从飞秒到皮秒连续可调，有效解决了目前常见的可调超短脉宽激光器中存在的脉宽过宽无法满足工业需求、稳定性较差、可调范围较窄和响应时间较长等问题。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器，其特征在于，包括：泵浦光源，封装单元，用于产生脉冲光束；色散调节单元，所述色散调节单元包括衍射光栅、平移屋脊棱镜、全反射镜以及移动机构，所述平移屋脊棱镜安装在所述移动机构上；以及，光路传播组件，所述光路传播组件位于所述封装单元与所述色散调节单元之间的光路上；其中，所述泵浦光源射出的入射光束经所述光路传播组件产生连续光束并进入所述封装单元，所述封装单元将所述连续光束转换为脉冲光束；所述脉冲光束经过所述光路传播组件进入所述色散调节单元中，所述脉冲光束射入所述衍射光栅形成第一衍射光束，所述第一衍射光束经所述平移屋脊棱镜反射平移预设距离后，再次射入所述衍射光栅形成射向所述全反射镜的第二衍射光束；所述第二衍射光束经所述全反射镜全反射后沿原路返回，并再次经过所述衍射光栅的两次衍射后耦合进入所述光路传播组件，以对外输出经色散调节后的所述脉冲光束；所述移动机构可带动所述平移屋脊棱镜沿所述第一衍射光束所在方向移动。2.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述光路传播组件包括沿光路连接的第一保偏准直器和第二保偏准直器，所述封装单元与所述第一保偏准直器空间耦合，所述色散调节单元与所述第二保偏准直器空间耦合。3.如权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述封装单元包括可饱和吸收体、固定套筒以及聚焦透镜；所述固定套筒具有安装腔，所述第一保偏准直器的耦合端伸入所述固定套筒中，所述可饱和吸收体安装在所述安装腔的内壁上，且所述可饱和吸收体与所述第一保偏准直器相对间隔设置；所述聚焦透镜内置于所述安装腔中，并位于所述可饱和吸收体和所述第一保偏准直器之间。4.如权利要求3所述的激光器，其特征在于，所述聚焦透镜为双凸元件。5.如权利要求4所述的激光器，其特征在于，所述移动机构包括移动平台和与所述移动平台连接的步进电机，所述平移屋脊棱镜固设在所述移动平台上，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晓华，吴朝辉，李云亭，吴光辉，岳超瑜，
申请(专利权)人：深圳市欧凌镭射科技有限公司，
类型：发明
国别省市：