CN100375346C - 多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件 - Google Patents

多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件 Download PDF

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CN100375346C CNB2003101247535A CN200310124753A CN100375346C CN 100375346 C CN100375346 C CN 100375346C CN B2003101247535 A CNB2003101247535 A CN B2003101247535A CN 200310124753 A CN200310124753 A CN 200310124753A CN 100375346 C CN100375346 C CN 100375346C
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Abstract

一种多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件，其双反射膜片M设置于泵浦源的入射光处，该双反射膜片之后设置有聚焦透镜，聚焦透镜之后设置有折叠镜，两个折叠镜之间设置有激光晶体。本发明解决了背景技术中无法实现各自独立调谐的同步、相干飞秒光源，不能有效进行激光探针测量的技术问题。利用本发明能有效的进行激光探针测量，研究诸如光合作用原初反应色素分子间的跨步能量传递，程控飞秒化学反应动力学，多激发态原子、分子光谱学、谐振耦合打断、键合生物大分子等等。

Description

多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件
技术领域
本发明属于飞秒激光技术领域，涉及一种超快分子光学及其光物理、光化学、光生物学交叉学科的多波长钛宝石交叉锁模独立调谐飞秒激光器的核心部件，具体涉及一种多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件。
背景技术
交叉锁模飞秒激光器是用一根激光晶体构成多个振荡腔，当多路激光产生振荡时，多路光束之间出现严重的交叉耦合增益竞争，只有通过平衡增益竞争、适当交叉耦合，弥散补偿才能实现锁模。由于多路飞秒激光束在一根激光晶体中交叉耦合通过，来回振荡，共同实现锁模运转，所以称之为交叉锁模。
由于现有技术无法实现各自独立调谐的同步、相干飞秒光源，所以不能有效的进行激光探针测量。例如研究光合作用原初反应色素分子间的跨步能量传递，程控飞秒化学反应动力学，多激发态原子、分子光谱学、谐振耦合打断、键合生物大分子等，现有技术根本无能为力。
发明内容
本发明解决了背景技术中无法实现各自独立调谐的同步、相干飞秒光源，不能有效进行激光探针测量的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件，包括双反射膜片M，其特殊之处在于：所述的双反射膜片M设置于泵浦源P的入射光处，该双反射膜片M之后设置有聚焦透镜L，所述聚焦透镜L之后设置有折叠镜M1、折叠镜M2，所述的折叠镜M1、折叠镜M2之间设置有激光晶体Ti；
上述双反射膜片M承接泵浦源P的入射角为45°入射光的a面中心S处、曲率半径r＝2.5mm的面上可镀470nm～540nm的半反和不同比率的反射激光硬膜；所述双反射膜片M的反射面b面上可镀470nm～540nm45°入射全反激光硬膜；所述的双反射膜片M的a面所镀470nm～540nm的半反和不同比率的反射激光硬膜，不同比率是指，双波长飞秒激光器采用吸收泵浦功率8W、514nm的泵浦源，三波长飞秒激光器采用吸收泵浦功率10W、523nm的泵浦源，四波长飞秒激光器采用吸收泵浦功率12W、27nm的泵浦源；所述双反射膜片M的直径φ＝30mm。
上述聚焦透镜L的两面可镀400nm～00nm的增透膜，其焦距f＝200mm。
上述折叠镜M1、M2以采用曲率半径r＝100mm的凹面反射镜为佳，其内表面可镀700nm～900nm的全反激光硬膜。
上述折叠镜M1以采用对470nm～540nm光的透过率为90％的双色膜片为佳。
上述折叠镜M1、M2可由一个双折叠镜构成。
上述激光晶体Ti可采用品质因数F＞200，尺寸为直径φ6×5mm/mm的两端均为布氏窗切割的激光棒。
上述辅助膜片M3可采用从700nm～900nm的反射激光硬膜，所述辅助膜片M4可采用从700nm～900nm通带内有4％的透过率的激光硬膜。
上述折叠镜M1可采用经其反射的光束与激光晶体Ti光轴成～12°夹角、出射到辅助膜片M4上的折叠镜；折叠镜M2可采用由其内反射出的光束与激光晶体Ti光轴成～12°的夹角、出射到辅助膜片M3上的折叠镜；折叠镜M1与辅助膜片M4之间距以为1m为佳；折叠镜M2与辅助膜片M3之间距以0.8m为佳。
上述激光晶体Ti以采用掺钛蓝宝石为佳。
本发明具有如下优点：
利用本发明可实现各自独立调谐的同步、相干飞秒光源，能有效的进行激光探针测量，例如研究光合作用原初反应色素分子间的跨步能量传递，程控飞秒化学反应动力学，多激发态原子、分子光谱学、谐振耦合打断、键合生物大分子等。依照增益分配平衡好增益竞争，确定好光束的具体泵浦功率之后，将其插入双波长、三波长及四波长激光器中，就能获得所需的多波长飞秒激光器运转。
附图说明
附图是本发明的结构原理示意图。
具体实施方式
本发明主要由仅供实验交叉锁模原理用。这些部件均安装在一个防震台上。参见附图，泵浦源P发出的泵浦光束以45°入射角入射到双反射膜片M的a面上的S镀膜面处，透过a面由其b面反射回的光束1与S处反射的光束2经聚焦透镜L耦合到激光晶体Ti即掺钛蓝宝石棒的中心。双反射膜片M之后为聚焦透镜L，聚焦透镜L之后是由折叠镜M1和折叠镜组成的折叠镜，激光晶体Ti放在折叠镜M1、M2之间。折叠镜M1内反射出的光束与激光晶体Ti的光轴成～12°夹角出射到辅助膜片M4上，由折叠镜M2内反射出的光束与激光晶体Ti的光轴成～12°的夹角出射到辅助膜片M3上。聚焦透镜L的焦距f＝200mm，折叠镜M1、M2的曲率半径r＝100mm，折叠镜M1与辅助膜片M4之间距可取1m，折叠镜M2与辅助膜片M3之间距可取0.8m。按照双波长、三波长、四波长飞秒激光器，采用可提供吸收泵浦功率8W、10W、12W的514nm、523nm和527nm的泵浦源，以获得稳定的激光器运转。折叠镜M1、M2可采用一个双折叠镜。
本发明采用双独立调谐飞秒激光器，用泵浦源P的泵浦光束514nm、527nm或532nm与双反射膜片M成45°入射角8W激光射入双反射膜片M的a面上的S处，获得光束1及光束2均为4W的辐射，由聚焦透镜L耦合进激光晶体中，产生的激光可交叉分别通过折叠镜M1、M2反射至辅助膜片M4和M3上，在辅助膜片M3的全反射光沿原路返回到，与在辅助膜片M4上的96％光束返回至激光晶体Ti相交叉，取得增益，再次放大，形成振荡。将该多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件放入通用的“X”腔型或“Z”腔型激光器中，用控制内腔弥散量同步双色飞秒光脉冲，同时在激光晶体Ti中取得增益；微调光束1、2之比，大致平衡增益分配；改变双反射膜片M的厚度，控制光束1、2在掺钛蓝宝石激光晶体Ti中的聚焦程度；用波长片改变泵浦光束的偏振度，达到有效泵浦，获得最佳锁模运转。

Claims (7)

1.一种多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件，包括双反射膜片M，其特征在于：所述的双反射膜片M设置于泵浦源P的入射光处，该双反射膜片M之后设置有聚焦透镜L，所述聚焦透镜L之后设置有折叠镜M1、折叠镜M2，所述的折叠镜M1、折叠镜M2之间设置有激光晶体Ti；泵浦源P发出的泵浦光以45°入射角入射到所述的双反射膜片M的a面上的中心S处、曲率半径r＝2.5mm的面上镀有470nm～540nm的半反和不同比率的反射激光硬膜；所述双反射膜片M的反射面b面上镀有470nm～540nm的45°入射全反激光硬膜；所述的双反射膜片M的a面镀470nm～540nm的半反和不同比率的反射激光硬膜；所述的不同比率是指，双波长飞秒激光器采用吸收泵浦功率8W、514nm的泵浦源，三波长飞秒激光器采用吸收泵浦功率10W、523nm的泵浦源，四波长飞秒激光器采用吸收泵浦功率12W、27nm的泵浦源；所述双反射膜片M的直径φ＝30mm。
2.根据权利要求1所述的多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件，其特征在于：所述的折叠镜M1、M2均为曲率半径r＝100mm的凹面反射镜，其内表面镀有700nm～900nm的全反激光硬膜。
3.根据权利要求2所述的多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件，其特征在于：所述的折叠镜M1为对470nm～540nm光的透过率为90％的双色膜片。
4.根据权利要求3所述的多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件，其特征在于：所述的折叠镜M1、M2由一个双折叠镜构成。
5.根据权利要求2所述的多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件，其特征在于：所述的激光晶体Ti为品质因数F＞200，尺寸为直径φ6×5mm/mm的两端均为布氏窗切割的激光棒。
6.根据权利要求5所述的多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件，其特征在于：所述的折叠镜M1是经其反射的光束与激光晶体Ti光轴成～12°夹角、出射到辅助膜片M4上的折叠镜；折叠镜M2是由其内反射出的光束与激光晶体Ti光轴成～12°的夹角、出射到辅助膜片M3上的折叠镜；折叠镜M1与辅助膜片M4之间距为1m；折叠镜M2与辅助膜片M3之间距为0.8m。
7.根据权利要求6所述的多波长交叉锁模秒激光器核心插件，其特征在于：所述的激光晶体Ti为掺钛蓝宝石。
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