CN1023168C - 宽带可调谐超短脉冲激光系统 - Google Patents
宽带可调谐超短脉冲激光系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1023168C CN1023168C CN 91100431 CN91100431A CN1023168C CN 1023168 C CN1023168 C CN 1023168C CN 91100431 CN91100431 CN 91100431 CN 91100431 A CN91100431 A CN 91100431A CN 1023168 C CN1023168 C CN 1023168C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- pulse laser
- wide
- tuning
- short pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
宽带可调谐超短脉冲激光系统是一种全固态的脉冲激光器。
本发明的特点在于：它采用棱镜提高了泵浦光的频谱纯度，使产生的信号光纯度高、功率大，用光压缩透镜来获得最佳泵浦光斑面积并提高了光束的能量和质量，用BBO晶体制成的参量宽带调谐发生和放大装置实行角度调谐，用主被动锁模等保证了该Na3+:YAG激光器输出泵浦光的稳定性。该系统取得的超短脉冲波长可在210nm～2.6μm间调节，其脉冲的稳定度为±5%。
Description
宽带可调谐超短脉冲激光系统是一种紫外光～可见光～红外光宽带调谐激光器，属于一种固体脉冲激光器。
超短脉冲激光由于它具有异常强大的瞬间功率密度（可大到几十千兆瓦/厘米2）和前所未有的时间分辨率（脉宽可窄到10-15秒）而成为超快过程探索研究不可或缺的工具。因此，超短脉冲技术在生物工程、遗传工程、激光化学、药学等前沿学科的研究中起了重要作用，但是对不同科研对象的探索要在红外、可见、紫外等不同的频段内进行，因而研制一种大功率宽带可调谐超短脉冲激光系统已成为当务之急。这种系统一般是用一束激光超短单脉冲去泵浦一个由非线性晶体构成的参量调谐发生和放大器去发生并放大参量光，再通过配匹角的调谐来产生波长可调谐的参量光。对这个系统的第一个要求是参量光要能够覆盖红外～可见～紫外光的全部频谱，其次，要求脉宽窄到PS量级、有高的时间分辩率，第三要求超短激光脉冲的瞬时功率密度大，第四要求泵浦光的光斑足够大，以包含较高的能量，第五要求泵浦光的稳定性足够好，频谱足够纯，以保证参量光稳定，能同时缩合满足这些要求的宽带可调谐超短脉冲激光系统在国内外尚未见到报导，虽然英国专利GB2021-278，美国专利US3，856，380和美国专利US4，250，465都涉及到了激光调谐问题，但不是目的不同就是方法不同，都无法移用以达到上述要求。
本发明的目的在于提供一种宽带可调谐的超短脉冲激光系统。
本发明的特征在于：它由沿着皮秒脉冲激光器输出光光轴依次配置的泵浦光分频和压缩装置，参量发生和参量放大的宽带角调谐器以及用于发生紫外超短激光脉冲的参量光紫外倍频装置组成，上述第一个装置沿光轴依次包括滤光镜、阿贝棱镜和一个由两块透镜及一个光栏组成的压缩透镜组，上述第二个装置沿压缩透镜组的输出光光轴依次包括装在微动转台上且中间有一个光栏隔开的两块严格地角度同步调谐的β-BaB2O4晶体，上述第三个装置沿上述晶体输出的参量光光轴依次包括阿贝棱镜，由两块棱镜和隔在中间的光栏组成的光压缩镜，用BBO晶体制成的紫外倍频器和可见光吸收片。
实验证明：用500MW/CM2、3547A°、脉宽35PS的激光超短脉冲泵浦由BBO晶体构成的双程参量发生和参量放大的宽带调谐装置并进行共线匹配角调谐且紫外倍频后，它们所产生的参量光的波长在210nm～2.6μm范围可调，即覆盖了上述红外光～可见光～紫外光的整个波段。（当参量晶体在22°～33°调谐，倍频晶体在29°～89°调谐时）。
为了在下面结合实施例对本发明进行详尽的闸述，现把申请文件使用的附图名称和编号简述于
下：
图1、宽带可调谐超短脉冲激光系统原理图。
实施例：
见图1。其中1是Nd3+：YAG PS激光器，它产生波长为1.06μm的高稳定度、高功率密度的超短激光单脉冲，经二倍频后产生5320A°的绿光，再经三倍频而产生波长为3547A°的紫外光，去泵浦BBO晶体，2是一个45°入射的滤光镜，3是一个装在可转动平台上的用紫外石英制成的阿贝棱镜，波光镜把波长为3547A°的三倍频光全反射给阿贝棱镜，该棱镜使3547A°的三倍频光与5320A°的二倍频光、1.06μm的基频光彻底分频，确保了泵浦光的频谱纯度。从阿贝棱镜3输出的泵浦光经过一个沿光路主轴按焦距比为3∶1的透镜组4、5及光栏6组成的压缩透镜组，它可把泵浦光中3547A的Φ9mm泵浦光压缩成Φ3mm的光斑，以保证入射光斑为最佳模式来得到最佳功率密度，光栏6可用于空间滤波，减少杂散光和高次谐波以提高光束质量，这样压缩的泵浦光通过用β-BaB2O4（即BBO）晶体构成的参量发生器7、光栏8、以及也是用BBO晶体构成且与参量发生器严格同步调谐的参量放大器9所构成的采用临界相位匹配进行角调谐的参量宽带调谐发生器及放大器后即可获得与原泵浦光共线匹配且放大了的参量光，光栏8是用于限制线宽以保证在9中能产生窄线宽的光参量放大之用。BBO晶体的角调谐装置是一个微动转台，它在单片机控制下由一个步进电机来驱动转台作匹配角的精密调谐，使其在22°～33°间变化，从而使信号光在410nm～2.6μm间变化。这种调谐方式有较高的转换效率和调谐宽度。此外，微动转台也可用螺杆式的手动微调机构。由于本系统是在Nd3+：YAG激光器中先进行单脉冲选取，经二级放大和三倍频后，再利用参量发生和放大器来作角度调谐，从而直接输出调谐后的单脉冲，这就避免了同步泵浦染料激光器先调谐后单选所遇到的选取不同波长单脉冲的技术难点。参量发生利用角度调谐还具有不要附加色散元件，损耗小的优点，比起参量振荡来说，不用谐振腔，避免了宽频带谐振输出腔镜镀膜的困难，也避免在腔内多次振荡产生的相速与群速失配，避免了泵浦光与信号光的时间错位与空间错位，保证了二者之间的同步，上述放大后的参量光再经过一块阿贝棱镜10后就分频为红外光IR，可见光和残余的泵浦光IP输出。其中可见光可以单独输出，也可以依次通过一个可把信号光压缩成Φ2mm的焦距比为2∶1，由两个透镜11、12和光栏13组成的光压缩镜，装在微动转台上且用BBO晶体制成的紫外倍频器14，和可截取可见光的吸收片15后去产生紫外光，倍频器的匹配角在29°～89°间，它可把410nm～820nm的参量光倍频产生210nm～410nm的紫外可调谐激光脉冲。关于泵浦源，由于在Nd3+：YAG激光器的振荡级采用了主被动锁膜和腔长调制频率微调装置，故保证了泵浦光的高稳定度，在单脉冲选取和两级放大及倍频后，泵浦光稳定度可达到±5%。
本系统中，也可以采用三棱镜去代替阿贝棱镜，用缩束望远镜去代替光压缩透镜组。
由此可见，采用棱镜分光、纯化泵浦光、去泵浦参量发生器BBO晶体，以产生从可见到红外的可调谐参量光，再经参量放大器BBO晶体放大，得到功率可达100MW/Pules的可调谐参量光。再经紫外倍频BBO晶体对4200A～8200A的可见光进行倍频，便可得到2100A～4100A的紫外可调谐激光超短脉冲。实验证明：这套实验装置和样机保证了本发明的可实现性及实用性。
Claims (5)
1、一种宽带可调谐超短脉冲激光系统，其特征在于，它由沿着皮秒脉冲激光器输出光的光轴依次配置的泵浦光分频和压缩装置、参量发生和放大的宽带角调谐器以及用于发生紫外超短激光脉冲的参量光紫外倍频装置组成，上述第1个装置沿光轴依次包括滤光镜、阿贝棱镜和1个由两块透镜和一个光栏组成的压缩透镜组，上述第2个装置沿压缩透镜组的输出光光轴依次包括装在微动转台上，有一个光栏隔开的两块严格的角度同步调谐的，β-BaB2O4晶体，上述第3个装置沿上述晶体输出的参量光光轴依次包括阿贝棱镜、由两块透镜和隔在中间的光栏组成的光压缩镜、用上述晶体构成的紫外倍频器和可见光吸收片。
2、根据权利要求1所述的宽带可调谐超短脉冲激光系统，其特征在于，所述的参量发生和放大用的宽带角调谐装置是一种采用临界相位匹配角调谐且对355nm泵浦光其调谐角在22°～33°间的调谐装置。
3、根据权利要求1所述的宽带可调谐超短脉冲激光系统，其特征在于，所述的紫外倍频器，它与参量发生和放大器的同步调谐匹配角在29°～89°间。
4、根据权利要求1所述的宽带可调谐超短脉冲激光系统，其特征在于，所述的参量发生和放大器与紫外倍频器的同步角调谐装置是在单片机控制下用步进式微动控制机构带动微动转台实现的，也可用螺杆式手调微动机构实现。
5、根据权利要求1所述的宽带可调谐超短脉冲激光系统，其特征在于，所述的皮秒脉冲激光器可以是Nd3+∶YAGps激光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 91100431 CN1023168C (zh) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 宽带可调谐超短脉冲激光系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 91100431 CN1023168C (zh) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 宽带可调谐超短脉冲激光系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1063779A CN1063779A (zh) | 1992-08-19 |
| CN1023168C true CN1023168C (zh) | 1993-12-15 |
Family
ID=4904626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 91100431 Expired - Fee Related CN1023168C (zh) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | 宽带可调谐超短脉冲激光系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1023168C (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1301576C (zh) * | 2004-12-31 | 2007-02-21 | 西北大学 | 激光二极管泵浦全固态紫外脉冲激光器 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101211088B (zh) * | 2006-12-28 | 2011-08-10 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 单晶体可调谐宽带非共线飞秒光参量放大方法及装置 |
| CN104348071A (zh) * | 2013-08-05 | 2015-02-11 | 中国科学院物理研究所 | 克尔透镜锁模全固态激光器 |
| CN108281883B (zh) * | 2018-01-04 | 2019-06-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种可调谐激光频率扩展的方法 |
| CN111641099B (zh) * | 2020-07-08 | 2021-07-20 | 浙江富春江环保科技研究有限公司 | 一种波长可调谐的深紫外双光束激光系统及其方法 |
-
1991
- 1991-01-31 CN CN 91100431 patent/CN1023168C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1301576C (zh) * | 2004-12-31 | 2007-02-21 | 西北大学 | 激光二极管泵浦全固态紫外脉冲激光器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1063779A (zh) | 1992-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101211088B (zh) | 单晶体可调谐宽带非共线飞秒光参量放大方法及装置 | |
| EP2376980B1 (en) | Frequency-tripled fiber mopa | |
| JP3940172B2 (ja) | 光高調波発生器 | |
| US11085824B2 (en) | Coherent anti-Stokes Raman scattering imaging method, and light source for the same | |
| Jailaubekov et al. | Tunable 30-femtosecond pulses across the deep ultraviolet | |
| CN101677173B (zh) | 载波相位自稳定的中红外飞秒激光脉冲产生方法及装置 | |
| CN106654850A (zh) | 深紫外-可见区波长连续可调的纳秒及皮秒脉冲激光器 | |
| CN1023168C (zh) | 宽带可调谐超短脉冲激光系统 | |
| CN101598882A (zh) | 和频不同超短激光脉冲产生新波长激光的装置 | |
| GB2379278A (en) | Frequency conversion using non-linear optics | |
| CN100568075C (zh) | 混合注入式飞秒激光光学参量放大器装置 | |
| CN110048298B (zh) | 一种轻小型长波红外激光产生装置 | |
| US20070064750A1 (en) | Deep ultraviolet laser apparatus | |
| JP3267612B2 (ja) | 色素レーザ増幅器 | |
| CN1023167C (zh) | 宽带可调谐超短脉冲激光系统 | |
| CN208241070U (zh) | 太赫兹波振荡器 | |
| CN105790045A (zh) | 大能量周期量级超高信噪比飞秒种子脉冲产生装置 | |
| Isyanova et al. | Multi-wavelength, 1.5-10-µm tunable, tandem OPO | |
| CN114284853A (zh) | 一种中红外双波长可调谐的飞秒脉冲激光器 | |
| Finch et al. | All-solid-state, tenable, high power UV generation by sum-frequency-mixing in CLBO | |
| CN109494561A (zh) | 光学参量啁啾脉冲放大种子光产生装置 | |
| JPH01274487A (ja) | 光波長変換装置 | |
| JP2020008657A (ja) | レーザ発生装置 | |
| Wang et al. | Generation of 1-GW, 1-kHz femtosecond mid-infrared laser pulses | |
| CN220934586U (zh) | 一种两级放大的中红外飞秒激光器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |