连续波、飞秒双色双调谐激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种能够同时产生连续波及飞秒光脉冲双色相干光的固体飞秒激光器，在置有激光晶体１４的谐振腔外设置泵浦分束镜１和聚焦透镜２，在谐振腔内设有由扩谱棱镜１３、弥散补偿棱镜９和１０、调谐光栏１１和１２以及飞秒脉冲输出镜６和连续波输出镜７构成的连续波及飞秒光脉冲双色相干光分束定向装置。工作中，由泵浦分束镜将泵浦光分为３∶１两束光，继而由聚焦透镜把两束光耦合进激光晶体，产生激光发射，两束激光在谐振腔中来回振荡，每振荡一次都由激光介质取得增益，最后分别经飞秒脉冲输出镜和连续波输出镜输出飞秒光脉冲和连续波激光。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本
技术实现思路
属于超快光学仪器
，涉及一种全固体飞秒激光器，特别是一种能够同时产生连续波及飞秒光脉冲双色相干光的固体飞秒激光器。
技术介绍
固体激光材料的研究和飞秒激光技术的建立已为超短激光脉冲的产生提供了必要和完备的条件，同时也不断地提出了新的要求。最初的要求是产生独立调谐的单波长超短激光脉冲以供研究人员对原子、分子、瞬态光学、磁学、物理等超快现象进行研究，但随着科学技术特别是生命科学、程控飞秒化学、多激发态光谱学等领域科学技术的迅速发展，单色脉冲序列的超短脉冲激光器在许多方面的应用受到了相当程度的限制，只有采用双色或多色飞秒激光脉冲才能获得大量有效的信息，因而双波长及三波长飞秒激光器也相继研制问世。近年来，在研究生物大分子激发态超快光谱学、飞秒时间分辨锁定分子光谱学等学科领域，需要一种连续波、飞秒时间分辨扫描成象双色光谱仪，用以选择性地激励特大分子中的两个不同分子发生双共振，测量其荧光谱，进而获得被研究分子的荧光寿命、分子结构信息及相关的动力学特征，为此也亟需可为该双共振测量提供关键光源的激光器的建立，但迄今为止，本
内尚未发现有类似器件的报导。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补本领域现有技术的不足，提供一种可同时产生连续波及飞秒光脉冲双色相干光的连续波、飞秒双色双调谐激光器。为实现上述专利技术目的而采用的技术解决方案是这样的所提供的连续波、飞秒双色双调谐激光器具有一只泵浦分束镜、一只聚焦透镜以及一部由双色腔凹面镜、腔凹面镜、激光晶体钛宝石(Ti∶Al2O3)和两只腔全反射镜组成的谐振腔，泵浦分束镜将泵浦光分为3∶1两束光并由聚焦透镜将两束光输至谐振腔内，在谐振腔中设有一只扩谱棱镜、两只弥散补偿棱镜、两块调谐光栏以及一只飞秒脉冲输出镜和一只连续波输出镜，其中扩谱镜置于由腔凹面镜至腔全反射镜的连续波输出光路上，由该扩谱棱镜传播出的连续波光束经一块调谐光栏射至连续波输出镜上；一只弥散补偿棱镜置于由腔凹面镜至腔全反射镜的飞秒光脉冲输出光路上，由该弥散补偿棱镜传播出的飞秒光脉冲依次经另一只弥散补偿棱镜和另一块调谐光栏后射至飞秒脉冲输出镜上。该激光器工作中，由泵浦分束镜将488～530nm的泵浦光分为3∶1两束光，再由聚焦透镜把两束光通过谐振腔双色凹面镜耦合进激光晶体，激励Ti∶Al2O3中的Ti3+由基态2T2g跃迁到激发态2Eg，产生激光发射，于是就有两束激光在谐振腔中来回振荡，每振荡一次都从激光介质取得增益，最后由飞秒脉冲输出镜输出飞秒光脉冲，由连续波输出镜输出连续波激光。附图说明附图为本专利技术之一个具体实施例的光学结构示意图。具体实施例方式参见附图，本专利技术所述的连续波、飞秒双色双调谐激光器含有泵浦分束镜1、聚焦透镜2、双色腔凹面镜3、腔凹面镜4、腔全反射镜5和8、激光晶体钛宝石(Ti∶Al2O3)14、弥散补偿棱镜9和10、扩谱棱镜13、调谐光栏11和12以及飞秒脉冲输出镜6和连续波输出镜7等光学构件。由双色腔凹面镜3、腔凹面镜4、激光晶体钛宝石14和腔全反射镜5、6组成装置的谐振腔，腔内两凹面镜3、4上两光束的夹角小于15°，两镜的曲率半径均为100mm，并均镀700～900nm全反激光硬膜，对双色腔凹面镜3来说，在488～530nm范围有90％左右的透过率；两只腔全反射镜5和8上也均镀有700～900nm全反激光硬膜；钛宝石晶体14通过温度控制置于15～18℃的水冷却环境中。设置在谐振腔内的扩谱棱镜13、弥散补偿棱镜9和10、调谐光栏11和12以及飞秒脉冲输出镜6和连续波输出镜7构成该激光器连续波及飞秒光脉冲双色相干光的分束定向装置，其中的三只棱镜9、10、13组成弥散补偿同步双色相干光脉冲棱镜序列，它们均为ZF10玻璃或石英玻璃布氏棱镜；两块调谐光栏上均设有宽约0.3mm的狭缝，能够左右以微米级精度移动，移动光栏上的狭缝位置，能达到调谐波长的目的；飞秒脉冲输出镜6和连续波输出镜7均为由K9玻璃或石英玻璃制成的平面镜，在镜体表面镀有对700～900nm波长光透过率为2％～3％的激光硬膜。用于接收泵浦光并将泵浦光分为两束光的泵浦分束镜1为一只两面均镀有激光反射膜的镜体，其前面镀有对488～530nm波长光透过率为25％～35％的反射膜，后面镀有对488～530nm波长光的全反膜。用于将输入光聚焦于激光晶体14上的聚焦透镜2设在泵浦分束镜1至谐振腔的光路之间，其焦距为120mm，两面镀可见光增透膜。本专利技术实际产品构建时，按附图构型首先将所有光学镜片装在微调架上，再将微调架和附件都安装在一个用殷钢棒支撑起来的随温度变化小于10-6m/℃的合金钢平台上，各个镜面中心都在同一水平面上，谐振腔总腔长在1.8～2.0m之间，弥散补偿棱镜9和10之间的距离约为43～45cm，两个调谐光栏分别靠近输出镜5cm左右，激光晶体钛宝石棒为φ6×3～φ6×10mm/mm，两面均为布氏角切割。本专利技术采用Ar+激光器或钒酸钕激光器作为泵浦源，用9W功率激光泵浦，适当进行增益分配，能够产生激光振荡，飞秒激光腔实现克尔透镜锁模，由输出镜6辐射出宽度小于100fs、功率约100mW的飞秒光脉冲，由输出镜7辐射出连续波约100mW的激光束，激光的主波长在790nm附近，其调谐范围不小于120nm。权利要求1.一种连续波、飞秒双色双调谐激光器，其特征在于具有一只泵浦分束镜(1)、一只聚焦透镜(2)以及一部由双色腔凹面镜(3)、腔凹面镜(4)、激光晶体钛宝石(14)和两只腔全反射镜(5、8)组成的谐振腔，泵浦分束镜(1)将泵浦光分为3∶1两束光并由聚焦透镜(2)将两束光输至谐振腔内，在谐振腔中设有一只扩谱棱镜(13)、两只弥散补偿棱镜(9、10)、两块调谐光栏(11、12)以及一只飞秒脉冲输出镜(6)和一只连续波输出镜(7)，其中扩谱棱镜(13)置于由腔凹面镜(4)至腔全反射镜(5)的连续波输出光路上，由该扩谱棱镜(13)传播出的连续波光束经一块调谐光栏(12)射至连续波输出镜(7)上；一只弥散补偿棱镜(9)置于由腔凹面镜(4)至腔全反射镜(5)的飞秒光脉冲输出光路上，由该弥散补偿棱镜(9)传播出的飞秒光脉冲依次经另一只弥散补偿棱镜(10)和另一块调谐光栏(11)后射至飞秒脉冲输出镜(6)上。2.如权利要求1所述的连续波、飞秒双色双调谐激光器，其特征在于飞秒脉冲输出镜(6)和连续波输出镜(7)均为由K9玻璃或石英玻璃加工制成的平面镜，在镜体表面镀有对700～900nm波长光透过率为2％～3％的激光硬膜。3.如权利要求1所述的连续波、飞秒双色双调谐激光器，其特征是在泵浦分束镜(1)前面镀有对488～530nm波长光透过率为25％～35％的反射膜，在泵浦分束镜(1)后面镀有对488～530nm波长光的全反膜。4.如权利要求1所述的连续波、飞秒双色双调谐激光器，其特征在于扩谱棱镜(13)和两只弥散补偿棱镜(9、10)均为ZF10或石英玻璃布氏棱镜。全文摘要本专利技术涉及一种能够同时产生连续波及飞秒光脉冲双色相干光的固体飞秒激光器，在置有激光晶体14的谐振腔外设置泵浦分束镜1和聚焦透镜2，在谐振腔内设有由扩谱棱镜13、弥散补偿棱镜9和10、调谐光栏11和12以及飞秒脉冲输出镜6和连续波输出镜7构成的连续波及飞秒光脉冲双色相干光分束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续波、飞秒双色双调谐激光器，其特征在于具有一只泵浦分束镜（１）、一只聚焦透镜（２）以及一部由双色腔凹面镜（３）、腔凹面镜（４）、激光晶体钛宝石（１４）和两只腔全反射镜（５、８）组成的谐振腔，泵浦分束镜（１）将泵浦光分为３∶１两束光并由聚焦透镜（２）将两束光输至谐振腔内，在谐振腔中设有一只扩谱棱镜（１３）、两只弥散补偿棱镜（９、１０）、两块调谐光栏（１１、１２）以及一只飞秒脉冲输出镜（６）和一只连续波输出镜（７），其中：扩谱棱镜（１３）置于由腔凹面镜（４）至腔全反射镜（５）的连续波输出光路上，由该扩谱棱镜（１３）传播出的连续波光束经一块调谐光栏（１２）射至连续波输出镜（７）上；一只弥散补偿棱镜（９）置于由腔凹面镜（４）至腔全反射镜（５）的飞秒光脉冲输出光路上，由该弥散补偿棱镜（９）传播出的飞秒光脉冲依次经另一只弥散补偿棱镜（１０）和另一块调谐光栏（１１）后射至飞秒脉冲输出镜（６）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺俊芳，王水才，
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：87[中国|西安]