色散薄膜、光纤插芯、色散腔镜、谐振腔装置及激光器制造方法及图纸

本公开提供了一种色散薄膜，包括：多个第一膜层，第一膜层具有第一折射率；以及多个第二膜层，第二膜层具有第二折射率；第一膜层与第二膜层交替地堆叠，以形成色散薄膜；其中，第一折射率大于第二折射率；色散薄膜的总厚度为微米级；第一膜层的总厚度小于第二膜层的总厚度。本公开还提供了光纤插芯、具有全光纤化结构的色散腔镜、激光谐振腔装置及激光器。激光谐振腔装置及激光器。激光谐振腔装置及激光器。

【技术实现步骤摘要】
色散薄膜、光纤插芯、色散腔镜、谐振腔装置及激光器


[0001]本公开涉及光学薄膜、超快激光
，本公开尤其涉及一种色散薄膜、光纤插芯、色散腔镜、激光谐振腔装置及激光器。

技术介绍

[0002]GHz重复频率的超快激光在特种材料加工、多光子荧光成像、高速光通信系统以及天文光学频率梳等领域有重要的应用。
[0003]在特种材料加工方面，基于“烧蚀冷却”机制，利用该光源可以获得更高的加工精度；在双光子成像方面，利用该光源可以提升成像分辨率，以获得更清晰的微观图像；在天文探测领域，该光源具有高的单齿功率，可以提高测量准确度。目前，基于固体/晶体材料的增益介质构建的高重频激光器兼备高重频、窄脉宽的优势。相比而言，全光纤结构的激光器具有散热好，模式稳定和环境稳定等独特优势，更适合应用在一些特定环境中，但是目前高重频光纤激光仍面临脉冲宽度较宽难以压缩的“瓶颈”问题。
[0004]2017年报道的5GHz掺Yb光纤激光器的脉冲宽度为2.6ps；2018年报道的3GHz掺Yb光纤激光器对应的脉冲宽度为3.4ps；2019年报道的12.5GHz掺Yb光纤激光器中测试的脉冲宽度为1.9ps。
[0005]可以看出，虽然在这些全光纤结构的激光器中实现了GHz重复频率的脉冲输出，但是对应的脉冲宽度集中在ps量级，这一定程度限制了此类光源在上述领域的应用。这个“瓶颈”问题的原因在于：根据锁模原理，要获得GHz量级重复频率的脉冲输出，激光谐振腔的腔长要缩短至厘米量级，短的谐振腔长度使得常用的实施色散管理的啁啾镜对、啁啾光栅等由于体积原因无法设置在腔内而失效，因此难以在如此短的谐振腔内实施色散管理以实现宽光谱和窄脉冲激光输出。
[0006]一些研究也做了其他尝试，例如在镜片上镀色散管理膜系插入到上述光纤激光器谐振腔内，并引入额外的器件实现空间光耦合，这导致了激光器全光纤化结构的损失，系统变得复杂且不稳定。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供一种色散薄膜、光纤插芯、色散腔镜、激光谐振腔装置及激光器。
[0008]根据本公开的一个方面，提供一种色散薄膜，包括：
[0009]多个第一膜层，所述第一膜层具有第一折射率；
[0010]多个第二膜层，所述第二膜层具有第二折射率；
[0011]所述第一膜层与所述第二膜层交替地堆叠，以形成所述色散薄膜；
[0012]其中，所述第一折射率大于所述第二折射率；
[0013]所述色散薄膜的总厚度为微米级；
[0014]所述第一膜层的总厚度小于所述第二膜层的总厚度。
[0015]根据本公开的至少一个实施方式的色散薄膜，所述第一膜层优选为Ta2O5、Nb2O5、HfO2中的一种，所述第二膜层优选为SiO2。
[0016]根据本公开的至少一个实施方式的色散薄膜，奇数层为第一膜层，偶数层为第二膜层，且所述色散薄膜的底层和顶层均为第一膜层。
[0017]根据本公开的至少一个实施方式的色散薄膜，所述色散薄膜的总厚度为7.803μm至8.292μm，所述第一膜层为Ta2O5，所述第二膜层为SiO2；
[0018]所述第一膜层和所述第二膜层的总层数为45层；
[0019]由底层至顶层，各个膜层分别对应的膜层厚度为：
[0020]132
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141nm、244
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252nm、141
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152nm、194
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201nm、136
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202nm、134
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227nm、141
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138nm、197
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207nm、139
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142nm、204
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210nm、135
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163nm、223
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154nm、196
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206nm、131
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141nm、275
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285nm、160
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171nm。
[0021]根据本公开的至少一个实施方式的色散薄膜，所述色散薄膜通过作为底层的所述第一膜层设置在光纤插芯的端面上。
[0022]根据本公开的至少一个实施方式的色散薄膜，所述第一膜层与所述第二膜层的形状均为圆片形状，且所述第一膜层的径向尺寸与所述第二膜层的径向尺寸相同。
[0023]根据本公开的至少一个实施方式的色散薄膜，基于等离子体溅射的方法实现多个所述第一膜层与多个所述第二膜层的交替堆叠。
[0024]根据本公开的另一个方面，提供一种光纤插芯，包括：
[0025]光纤插芯本体，所述光纤插芯本体具有第一端和第二端，所述第一端形成端面，所述第二端用于插入光纤；
[0026]本公开任一个实施方式的色散薄膜，所述色散薄膜设置在所述光纤插芯本体的所述端面上。
[0027]根据本公开的至少一个实施方式的光纤插芯，所述光纤插芯本体的所述端面与所述色散薄膜具有匹配的形状。
[0028]根据本公开的至少一个实施方式的光纤插芯，所述端面为经过研磨抛光处理的端面。
[0029]根据本公开的至少一个实施方式的光纤插芯，所述光纤插芯本体为陶瓷材质。
[0030]根据本公开的又一个方面，提供一种具有全光纤化结构的色散腔镜，包括：
[0031]本公开任一个实施方式的光纤插芯；
[0032]无源光纤，所述无源光纤通过所述光纤插芯本体的所述第二端插入所述光纤插芯本体。
[0033]根据本公开的又一个方面，提供一种激光谐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种色散薄膜，其特征在于，包括：多个第一膜层，所述第一膜层具有第一折射率；以及多个第二膜层，所述第二膜层具有第二折射率；所述第一膜层与所述第二膜层交替地堆叠，以形成所述色散薄膜；其中，所述第一折射率大于所述第二折射率；所述色散薄膜的总厚度为微米级；所述第一膜层的总厚度小于所述第二膜层的总厚度。2.根据权利要求1所述的色散薄膜，其特征在于，所述第一膜层优选为Ta2O5、Nb2O5、HfO2中的一种，所述第二膜层优选为SiO2。3.根据权利要求1或2所述的色散薄膜，其特征在于，奇数层为第一膜层，偶数层为第二膜层，且所述色散薄膜的底层和顶层均为第一膜层。4.根据权利要求3所述的色散薄膜，其特征在于，所述色散薄膜的总厚度为7.803μm至8.292μm，所述第一膜层为Ta2O5，所述第二膜层为SiO2；所述第一膜层和所述第二膜层的总层数为45层；由底层至顶层，各个膜层分别对应的膜层厚度为：132
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141nm、244
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156nm、202
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212nm、147

【专利技术属性】
技术研发人员：程辉辉，陈可封，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：