CN102570272A - 皮秒激光脉冲再生放大器 - Google Patents

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樊仲维
吴海涛
李迎春
牛岗
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Abstract

本发明公开了一种皮秒激光脉冲再生放大器，包括第一偏振片、第一波片和法拉第旋转器构成的再生放大器种子光导入和放大光导出装置；激光晶体；沿种子光传播方向依序设置的第二偏振片、第二波片、第一电光Q开关、第三偏振片；放大谐振腔的两个腔镜由第一平面全反镜和第二平面全反镜构成；以及第三波片，该第三波片置设于第二平面全反镜和激光晶体之间。本发明优点在于通过采用圆偏光对Nd:YAG激光晶体进行能量提取，大大提高了能量提取效率，并且实现了更高能量种子光的放大，且结构紧凑、稳定性好，极具实用性。

Description

皮秒激光脉冲再生放大器
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种基于双电光晶体的皮秒激光脉冲再生放大器。
背景技术
目前，经锁模激光器产生的光脉冲由于其极窄的脉冲宽度(10-10-10-15秒)，受到人们的广泛关注，由其直接输出的皮秒激光脉冲的重复频率较高，但由于其单脉冲能量和峰值功率都较低，从而大大限制了其在某些领域的应用。
由上述可见，为了获得更大的脉冲能量和更高的峰值功率，则势必需要对锁模皮秒激光脉冲进行放大，但单通或多通能量放大器并不能实现对弱信号的有效放大，需要首先通过再生放大器才能实现对其有效地放大。
参照图1中所示，目前行业里常采用的再生放大器包括第一偏振片101、第二偏振片102、第三偏振片103、旋转器104、电光Q开关105、第一波片106、第二波片107、第一平面全反镜108、第二平面全反镜109以及Nd:YAG激光晶体110，其中，Nd:YAG激光晶体采用6个脉冲激光二极管侧面泵浦，旋转器104为法拉第旋转器，所受第一波片106为λ/2波片，第二波片107为λ/4波片。该所述再生放大器的基本工作原理是从锁模脉冲波例即种子光中选出单脉冲，使得其在放大器Nd:YAG激光晶体中往返得到106倍左右放大后输出。
由图1所示结构可以看出，在对皮秒激光脉冲进行放大时，每次种子光在腔内振荡都是以水平线偏光经过Nd:YAG激光晶体，且这种水平线偏光经过Nd:YAG激光晶体时，其对能量的提取效率要远远小于圆偏光对Nd:YAG激光晶体的能量提取率，故目前采用的再生放大器并不是对皮秒激光脉冲进行放大的理想选择。
发明内容
基于现有再生放大器所存在的问题，本发明的之一目的在于提供了一种采用圆偏光对激光晶体进行能量提取的皮秒激光脉冲再生放大器。
为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
所述皮秒激光脉冲再生放大器包括第一偏振片、第一波片和旋转器构成的再生放大器种子光导入和放大光导出装置；激光晶体；沿种子光传播方向依序设置的第二偏振片、第二波片、第一电光Q开关、第三偏振片；放大谐振腔的两个腔镜由第一平面全反镜和第二平面全反镜构成。
作为本发明的进一步改进，所述皮秒激光脉冲再生放大器还包括一第三波片，且该第三波片置设于第二平面全反镜和激光晶体之间。
进一步地，所述激光晶体为Nd:YAG棒。
进一步地，所述旋转器为法拉第旋转器。
进一步地，所述第一波片为λ/2波片，第二波片和第三波片均为λ/4波片。
进一步地，所述激光晶体采用6个脉冲激光二极管侧面泵浦。
此外，作为本发明的另一目的，本发明所述皮秒激光脉冲再生放大器包括第一偏振片、第一波片和旋转器构成的再生放大器种子光导入和放大光导出装置；激光晶体；沿种子光传播方向依序设置的第二偏振片、第二波片、第一电光Q开关、第三偏振片；放大谐振腔的两个腔镜由第一平面全反镜和第二平面全反镜构成。
进一步地，在该所述皮秒激光脉冲再生放大器中还包括一第二电光Q开关，该第二电光Q开关置设于第三偏振片和激光晶体之间。
进一步地，所述激光晶体为Nd:YAG棒。
进一步地，所述旋转器为法拉第旋转器。
进一步地，所述第一波片为λ/2波片，第二波片为λ/4波片。
进一步地，所述激光晶体采用6个脉冲激光二极管侧面泵浦。
本发明所述皮秒激光脉冲再生放大器，通过采用圆偏光对Nd:YAG激光晶体进行能量提取，大大提高了能量提取效率，并且实现了更高能量种子光的放大，应用中可获得比现有技术更大的脉冲能量和更高的峰值功率，且该皮秒激光脉冲再生放大器结构紧凑、稳定性好，实用性强。
附图说明
图1为现有再生放大器的光路图。
图2为本发明所述皮秒激光脉冲再生放大器之一实施例的光路图。
图3为本发明所述皮秒激光脉冲再生放大器之另一实施例的光路图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施来对本发明所受皮秒激光脉冲再生放大器作进一步地详细说明。
本发明所述皮秒激光脉冲再生放大器的目的在于使得每次经过各向同性Nd:YAG激光晶体的光均为圆偏振，进而以增加能量的提取效率，实现更高能量种子光放大。
作为对现有再生放大器的改进，参照图2中所示，本发明第一实施例的皮秒激光脉冲再生放大器进一步包括一第三波片112，该第三波片112置设于第二平面全反镜109和激光晶体110之间。
继续参考图2，第一实施例的皮秒激光脉冲再生放大器具体包括：组成放大谐振腔的第一平面全反镜108、第二平面全反镜109，以及设置在第一、二平面全反镜108、109之间的第一偏振片101、第一波片106、旋转器104、第二偏振片102、第二波片107、第一电光Q开关111、第三偏振片103、激光晶体110、第三波片112。
其中，种子光依序经第一偏振片101、第一波片106、旋转器104、第二偏振片102、第二波片107、第一电光Q开关111和第一平面全反镜108，且经第一平面全反射镜108全反射后经第一电光Q开关111到达第二波片107，进一步在该第二波片107的作用下，使得线偏振光变成圆偏振光后经过第二偏振片102和第三偏振片103反射下进入激光晶体110提取能量，然后再经过第三波片112到达第二平面全反镜109，且进一步在该第二平面全反射镜109反射后再次经过第三波片112进入激光晶体110提取能量。
在上述过程中，经第二平面全反射镜109反射后圆偏振光在传输至激光晶体110之前，还需在第三波片112的作用变回原来的竖直线偏振光，进一步继续在放大谐振腔内震荡，从而增加种子光对激光晶体110能量的提取效率，进而实现了更高的对种子光的放大。
如图2所示，放大后的种子光依序经过旋转器104和第一波片106，且在第一偏振片101作用下透射出去，在图2中，第一偏振片101与种子光之间的箭头标识种子光导入，而其斜上箭头表示种子光放大导出。
再参见图3所示，本发明第二实施例的皮秒激光脉冲再生放大器在现有再生放大器的基础上进一步变更，即，在第三偏振片203和激光晶体210之间外加一第二电光Q开关213。
其中，种子光依序经第一偏振片101、第一波片106、法拉第旋转器204、第二偏振片202、第二波片207、第一电光Q开关211和第一平面全反镜208，且经第一平面全反射镜208全反射后经第一电光Q开关111到达第二波片207，进一步在该第二波片207的作用下，使得线偏振光变成圆偏振光后经过第二偏振片202和第三偏振片203透射下经第二电光Q开关213进入激光晶体210，然后再到达第二平面全反镜209，且进一步在该第二平面全反射镜209全反射后进入激光晶体210提取能量。
提取能量后的种子光经第三偏振片203、第二偏振片202射入至第二波片207，且在该第二波片207作用下由圆偏振光变回原来的竖直线偏振光，继续在放大谐振腔内震荡，即，进一步经过第一电光Q开关211到达第一平面全反镜208，并在该第一平面全反镜208的全反射作用下再经过第一电光Q开关211、第二波片207、第二偏振片202、第三偏振片203、第二电光Q开关213进入激光晶体210中提取能量，进一步再在第二平面全反射镜209的反射作用下再经过激光晶体210中提取能量。
放大后的种子光依序经过法拉第旋转器204和第一波片206，且在第一偏振片201作用下导出。
此外，在本发明第二实施例中，通过第二电光Q开关213的信号延时，可以对输出再生信号的波形和脉宽进行控制，进一步可输出单一波峰，实现更小的脉宽。
在本发明中，所述旋转器204为法拉第旋转器；第一波片206为λ/2波片，第二波片207和第三波片212为λ/4波片；所述激光晶体210为各向同性的Nd:YAG棒，且具体应用时，该所述激光晶体210采用6个脉冲激光二极管侧面泵浦。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种皮秒激光脉冲再生放大器，包括第一偏振片、第一波片和旋转器构成的再生放大器种子光导入和放大光导出装置；激光晶体；沿种子光传播方向依序设置的第二偏振片、第二波片、第一电光Q开关、第三偏振片；放大谐振腔的两个腔镜由第一平面全反镜和第二平面全反镜构成，其特征在于，还包括一第三波片，且该第三波片置设于第二平面全反镜和激光晶体之间。
2.根据权利要求1所述皮秒激光脉冲再生放大器，其特征在于，所述激光晶体为Nd:YAG棒。
3.根据权利要求1所述皮秒激光脉冲再生放大器，其特征在于，所述旋转器为法拉第旋转器。
4.根据权利要求1所述皮秒激光脉冲再生放大器，其特征在于，所述第一波片为λ/2波片，第二波片和第三波片均为λ/4波片。
5.根据权利要求1或2所述皮秒激光脉冲再生放大器，其特征在于，所述激光晶体采用6个脉冲激光二极管侧面泵浦。
6.一种皮秒激光脉冲再生放大器，包括第一偏振片、第一波片和旋转器构成的再生放大器种子光导入和放大光导出装置；激光晶体；沿种子光传播方向依序设置的第二偏振片、第二波片、第一电光Q开关、第三偏振片；放大谐振腔的两个腔镜由第一平面全反镜和第二平面全反镜构成，其特征在于，所述皮秒激光脉冲再生放大器还包括一第二电光Q开关，且该第二电光Q开关置设于第三偏振片和激光晶体之间。
7.根据权利要求6所述皮秒激光脉冲再生放大器，其特征在于，所述激光晶体为Nd:YAG棒。
8.根据权利要求6所述皮秒激光脉冲再生放大器，其特征在于，所述旋转器为法拉第旋转器。
9.根据权利要求6所述皮秒激光脉冲再生放大器，其特征在于，所述第一波片为λ/2波片，第二波片为λ/4波片。
10.根据权利要求6或7所述皮秒激光脉冲再生放大器，其特征在于，所述激光晶体采用6个脉冲激光二极管侧面泵浦。
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