CN103022886A - 全固态皮秒激光放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全固态固体激光技术领域，具体是指一种全固态皮秒激光放大器，包括种子源；第一薄膜偏振片、第二薄膜偏振片、法拉第旋光器和λ/2波片构成的种子光导入和放大光导出装置；第一泵浦光源；再生腔；所述再生腔的两个腔镜包括第一凹面镜和第二凹面镜，在所述再生腔内沿光传播方向还依次设有普克尔盒、第一λ/4波片、第三薄膜偏振片、第四薄膜偏振片、第三凹面镜。第一凸面镜、第一激光晶体、第二凸面镜、第四凹面镜，所述第一激光晶体为Yb：YAG棒。本发明在放大器中采用掺Yb离子的第一激光晶体代替掺Nd离子的激光晶体，它具有量子效率高、上能级寿命长、热产出率低，易获得高功率、高光束质量的激光输出。

Description

全固态皮秒激光放大器
技术领域
本发明涉及一种全固态固体激光技术领域，具体是指一种全固态皮秒激光放大器。
背景技术
全固态高重频皮秒激光器在工业精密加工、卫星激光测距、精密测量、频率变换、物质相互作用等领域有着广泛的应用前景。目前低功率全固态皮秒激光器不能满足应用要求，需要通过短脉冲放大技术，将低功率的皮秒激光脉冲放大到所需功率的皮秒脉冲以满足各领域的应用需求。
在2007年10月17日公开的发明专利CN101055401A中提到一种全固态kHz皮秒激光脉冲再生放大器，包括第一偏振片、λ/2波片和法拉第光学旋转器构成的再生放大器种子光导入和放大光导出装置；具有增益介质的放大谐振腔，增益介质由激光晶体、泵浦源，热沉组成；沿光的传播方向还依次经过包括第二偏振片、第一λ/4波片、普克尔盒、第三偏振片，放大谐振腔的两个腔镜由第一全反腔镜和第二全反腔镜构成，为平平腔结构，谐振腔内设置第二λ/4波片和负透镜，其中，第二λ/4波片设置在激光晶体和第二全反腔镜间，波片的快轴与入射的线偏振光的光矢量平行，负透镜设置在激光晶体和第二λ/4波片之间或第二λ/4波片和第二全反腔镜之间；所述的激光晶体为Nd：YAG棒；所述的泵浦源为准连续工作的半导体激光二极管列阵，泵浦源工作频率为1kHz。然而利用掺Nd：YAG离子的第一激光晶体虽然具有增益高、来源广、价格低等优点，但是其严重的热退偏效应不能满足高平均功率、高光束质量的需求。
发明内容
针对上述技术的不足之处，本发明提供一种可以克服上述缺陷的全固态皮秒激光放大器，其中采用掺Yb离子的第一激光晶体，这样可实现高重复频率、高功率、高单脉冲能量、高光束质量的1064nm波长激光放大。
为实现上述目的，本发明提供一种全固态皮秒激光放大器，包括种子源；第一薄膜偏振片、第二薄膜偏振片、法拉第旋光器和λ/2波片构成的种子光导入和放大光导出装置；第一泵浦光源；再生腔；所述再生腔的两个腔镜包括第一凹面镜和第二凹面镜，在所述再生腔内沿光传播方向还依次设有普克尔盒、第一λ/4波片、第三薄膜偏振片、第四薄膜偏振片、第三凹面镜、第一凸面镜、第一激光晶体、第二凸面镜、第四凹面镜，所述第一激光晶体为Yb：YAG棒。
优选地，所述第一泵浦光源依次由第一半导体激光器、第一准直镜和第一聚焦镜构成。
优选地，所述种子源依次包括第二泵浦光源、第二激光晶体、第五凹面镜、楔形输出镜、平面全反镜、第六凹面镜和半导体可饱和吸收镜，在所述第二激光晶体的左侧还设置有反射膜，所述反射膜和所述半导体可饱和吸收镜构成振荡腔。
优选地，所述第二激光晶体为Nd：YV04棒。
优选地，所述第二泵浦光源依次由第二半导体激光器（19）、第二准直镜（20）和第二聚焦镜（21）构成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明在采用掺Yb离子的第一激光晶体在1064nm处的发射截面小，约为0.1×10-20cm2，但同时在1064nm处无再吸收；
2、本发明在放大器中采用掺Yb离子的第一激光晶体代替掺Nd离子的第一激光晶体，它具有量子效率高、上能级寿命长、热产出率低，易获得高功率、高光束质量的激光输出；
3、本发明在种子源中采用增益高、来源广和价格低的Nd：YV04的第二激光晶体与放大器中采用Yb：YAG的第一激光晶体相结合，可实现高功率、高效率和高光束质量皮秒激光输出
附图说明
图1为Yb3+的吸收谱线和发射谱线；
图2为本发明中全固态皮秒激光放大器的结构示意图；
图3为本发明中种子源的结构示意图。
主要符号说明如下：
1-第一凹面镜                       2-普克尔盒
3-第一λ/4波片                     4-第三薄膜偏振片
5-法拉第旋光器                     6-λ/2波片
7-第一薄膜偏振片                   8-第二薄膜偏振片
9-第三凹面镜                       10-第四薄膜偏振片
11-第二凹面镜                      12-第四凹面镜
13-第二凸面镜                      14-第一激光晶体
15-第一凹面镜                      16-第一聚焦镜
17-第一准直镜                      18-第一半导体激光器
19-第二半导体激光器                20-第二准直镜
21-第二聚焦镜                      22-第二激光晶体
23-第五凹面镜                      24-楔形输出镜
25-平面全反镜                      26-第六凹面镜
27-半导体可饱和吸收镜
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图2所示，本发明中全固态皮秒激光放大器的结构示意图，包括种子源；第一薄膜偏振片7、第二薄膜偏振片8、法拉第旋光器5和λ/2波片6构成的种子光导入和放大光导出装置；第一泵浦光源；再生腔；再生腔的两个腔镜包括第一凹面镜1和第二凹面镜11，在所述再生腔内沿光传播方向还依次设有普克尔盒2、第一λ/4波片3、第三薄膜偏振片4、第四薄膜偏振片10、第三凹面镜9、第一凸面镜15、第一激光晶体14、第二凸面镜13、第四凹面镜12，第一激光晶体14为Yb：YAG棒。其中，第一泵浦光源依次由第一半导体激光器18、第一准直镜17和第一聚焦镜16构成。
如图1所示，Yb3+在1030nm发射谱线的峰值最高，同时有吸收谱线。在1064nm发射谱线的值很小，同时没有任何吸收。本发明在放大器中采用掺Yb离子的第一激光晶体代替掺Nd离子的激光晶体，它具有量子效率高、上能级寿命长、热产出率低，易获得高功率、高光束质量的激光输出。
如图3所示，本发明种子源的结构示意图，依次包括第二泵浦光源、第二激光晶体22、第五凹面镜23、楔形输出镜24、平面全反镜25、第六凹面镜26和半导体可饱和吸收镜27，在第二激光晶体22的左侧还设置有反射膜，反射膜和半导体可饱和吸收镜27构成振荡腔。其中，第二泵浦光源可以依次由第二半导体激光器19、第二准直镜20和第二聚焦镜21构成。
在发明的优选实施例中，第二激光晶体为Nd：YV04棒。
本发明在种子源中采用增益高、来源广和价格低的Nd：YV04的第二激光晶体与放大器中采用Yb：YAG的第一激光晶体相结合，可实现高功率、高效率和高光束质量皮秒激光输出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全固态皮秒激光放大器，包括种子源；第一薄膜偏振片（7）、第二薄膜偏振片（8）、法拉第旋光器（5）和λ/2波片（6）构成的种子光导入和放大光导出装置；第一泵浦光源；再生腔；其特征在于，所述再生腔的两个腔镜包括第一凹面镜（1）和第二凹面镜（11），在所述再生腔内沿光传播方向还依次设有普克尔盒（2）、第一λ/4波片（3）、第三薄膜偏振片（4）、第四薄膜偏振片（10）、第三凹面镜（9）、第一凸面镜（15）、第一激光晶体（14）、第二凸面镜（13）、第四凹面镜（12），所述第一激光晶体（14）为Yb：YAG棒。
2.根据权利要求1所述的全固态皮秒激光放大器，其特征在于，所述第一泵浦光源依次由第一半导体激光器（18）、第一准直镜（17）和第一聚焦镜（16）构成。
3.根据权利要求1所述的全固态皮秒激光放大器，其特征在于，所述种子源依次包括第二泵浦光源、第二激光晶体（22）、第五凹面镜（23）、楔形输出镜（24）、平面全反镜（25）、第六凹面镜（26）和半导体可饱和吸收镜（27），在所述第二激光晶体（22）的左侧还设置有反射膜，所述反射膜和所述半导体可饱和吸收镜（27）构成振荡腔。
4.根据权利要求3所述的全固态皮秒激光放大器，其特征在于，所述第二激光晶体（22）为Nd：YV04棒。
5.根据权利要求3所述的全固态皮秒激光放大器，其特征在于，所述第二泵浦光源依次由第二半导体激光器（19）、第二准直镜（20）和第二聚焦镜（21）构成。
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