CN104037604A - 克尔透镜自锁模Yb:LSO激光器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种克尔透镜自锁模用Yb:LSO激光器。该激光器用于输出经锁模的激光，包括：泵浦源，用于提供泵浦激光；由Yb:LSO材料形成的激光晶体，用作增益介质和克尔介质；由多个光学元件构成的光学系统，其布置成能够与泵浦源和激光晶体一起以克尔透镜锁模机制工作；光学系统包括用于形成激光的往返光路的谐振腔，激光晶体设置在往返光路中；谐振腔具有设置在往返光路的第一端部处的用于反射激光的第一端镜；第一端镜为半导体可饱和吸收镜，用于启动与稳定克尔透镜锁模。本发明采用半导体可饱和吸收镜辅助锁模，在Yb:LSO激光晶体上实现了克尔透镜自启动锁模，能够长时间稳定运转且获得了54fs的飞秒脉冲输出。

Description

克尔透镜自锁模Yb:LSO激光器

技术领域

本发明涉及一种激光器技术领域，特别是涉及一种克尔透镜自锁模用Yb:LSO激光器。

背景技术

LD(Laser Diode，激光二极管)泵浦全固体激光器集二极管激光器和固体激光器的优点于一身，且弥补了两者的不足，使得LD泵浦的全固态激光器优于灯泵固态激光器和二极管激光器本身，具有以下优点，如总体效率高；稳定性好；光束质量高、发散角小，具有高的空间相干性；结构紧凑、小型化；可靠性高、寿命长；易实现单频运转；峰值功率高；波长覆盖范围宽等，因此其各项性能指标以及在实现产业化等方面都取得了很大的进步。

1981年，美国贝尔实验室成功研制出碰撞锁模染料激光器，实现了飞秒(fs，10-15s)量级的激光输出，其极短的脉冲宽度和极高的峰值功率使得飞秒超快激光技术成为激光研究领域的一大热点。

基于半导体泵浦的全固态激光器以结构紧凑、成本低、性能稳定等优点在高技术工业领域具有广泛的应用前景，但直到20世纪90年代，波长在0.9～1.0μm的高功率InGaAs激光二极管(LD)出现，使适合此波段泵浦的Yb³⁺激光器受到人们的重视，掀起了基于掺Yb³⁺介质全固态飞秒激光器的研究热潮。

LD泵浦的全固态飞秒激光器由于具有成本低廉，结构简单紧凑等优点，已经成为目前近红外1～2μm波段较为主流的研究方向。而且由于采用LD泵浦具有亮度高、功率大等优点，有利于高功率飞秒激光的获得，在国防、工业、医疗及科研等领域都具有非常重要的用途。在1μm波段，随着高功率、高亮度的LD的出现，越来越多的基于Yb³⁺掺杂的激光晶体、陶瓷材料被应用于飞秒激光器的研究当中，这主要归功于掺杂Yb³⁺的晶体或陶瓷拥有非常优良的特性，例如无激发态的吸收，无交叉弛豫，不存在浓度淬灭，具有较高的量子效率，很长的荧光寿命以及很宽的发射带宽。作为众多的Yb³⁺掺杂的激光介质中重要的一族，Yb³⁺掺杂的硅酸盐晶体在近几年来得到了大家广泛的关注。由于Yb³⁺掺杂的硅酸盐晶体中Yb³⁺的基态能级斯塔克分裂较大，使得受激辐射产生 激光过程属于准四能级结构，降低了产生激光的泵浦阈值，而且Yb³⁺掺杂的硅酸盐晶体均具有较宽的发射光谱，理论上可以支持小于100fs的超短脉冲产生。

目前，大多数Yb³⁺掺杂的全固态激光器都采用SESAM(semiconductor saturable absorber mirror,半导体可饱和吸收镜)启动的被动锁模方式，然而受限于SESAM本身带宽的因素，使得产生飞秒激光脉冲的脉冲宽度大都在100fs以上。而1μm波段小于100fs的脉冲宽度的飞秒脉冲在很多领域诸如光频标以及原子分子瞬态动力学等方面具有十分重要的应用。克尔透镜锁模法能够直接产生亚100fs脉冲输出，所谓的克尔透镜锁模是指谐振腔内不需要任何锁模元件，仅利用激光晶体增益介质本身的克尔效应作为可饱和吸收体，在一定条件下实现自锁模运转。虽然克尔透镜锁模可以实现宽光谱亚100fs的锁模脉冲输出，但是无法自启动是其致命缺点，而且由于容易受环境影响，克尔透镜锁模一般只能维持几个小时，锁模掉了以后需要给予一定的外界扰动才能重新建立锁模。

因此，如何建立一种可以自启动的克尔透镜锁模的亚100fsYb³⁺掺杂的全固态激光器成为目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种克尔透镜自锁模Yb:LSO激光器，该激光器实现了自启动的克尔透镜锁模，且输出镜直接输出的飞秒脉冲的脉冲宽度可以达到61fs。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种克尔透镜自锁模Yb:LSO激光器，用于输出经锁模的激光，包括：泵浦源，用于提供泵浦激光；由Yb:LSO材料形成的激光晶体，同时用作增益介质和克尔介质；由多个光学元件构成的光学系统，其布置成能够与泵浦源和激光晶体一起以克尔透镜锁模机制工作；其中，光学系统包括用于形成激光的往返光路的谐振腔，激光晶体设置在往返光路中；谐振腔具有设置在往返光路的第一端部处的用于反射激光的第一端镜；其中，第一端镜为半导体可饱和吸收镜，用于启动与稳定所述克尔透镜锁模。

进一步地，谐振腔具有设置在所述往返光路的第二端部处的用作输出镜的第二端镜，用于部分反射和部分透射激光。

进一步地，谐振腔还具有沿往返光路设置在第一端镜和第二端镜之间的第一凹面镜、第二凹面镜和第三凹面镜；并且布置成使得泵浦源发出的泵浦激光 经过第一凹面镜后入射到激光晶体上，振荡产生的激光先入射到第二凹面镜上，并被第二凹面镜和第三凹面镜依次反射，然后入射到第一端镜上；第一端镜将激光原路返回，到达第一凹面镜，并被第一凹面镜依次反射，最终入射到第二端镜上，透过第二端镜输出经锁模的激光。

进一步地，谐振腔还具有在往返光路中用于色散补偿的GTI镜，其布置成将来自第一凹面镜和第二端镜中一个的激光反射至另一个；优选地，GTI镜提供的反常色散值为-800fs²。

进一步地，Yb:LSO激光晶体中Yb原子掺杂浓度为5％～10％；优选地，Yb原子掺杂浓度为5％。

进一步地，光学系统还包括光学耦合聚焦单元，用于将来自泵浦源的泵浦激光聚焦于激光晶体。

进一步地，第一凹面镜和第二凹面镜的曲率半径为75mm；可选地，第三凹面镜的曲率半径为300mm。

进一步地，激光晶体为正方体形状；优选地，激光晶体的尺寸为3mm×3mm×3mm。

进一步地，第一端镜的调制深度为0.4％～1.6％，，饱和通量为60～120μJ/cm2，弛豫时间≤500fs，中心波长为1040～1064nm；优选地，第一端镜的调制深度为0.4％，饱和通量为90μJ/cm²，弛豫时间为500fs，中心波长为1064nm。

进一步地，第二端镜面向谐振腔内的一面镀有对增益激光的透过率为0.4％的介质膜；第二端镜背向谐振腔内的一面镀有促进增益激光透射的增透介质膜。

进一步地，第一凹面镜面向泵浦源的一面镀有促进泵浦激光透射的增透介质膜；第一凹面镜背向泵浦源的一面依次镀有促进泵浦激光透射的增透介质膜以及促进增益激光反射的增反介质膜。

进一步地，第二凹面镜和第三凹面镜朝向谐振腔的一面均镀有促进增益激光反射的增反介质膜。

进一步地，激光晶体上面向第一凹面镜的侧面与面向第二凹面镜的侧面上依次镀有促进泵浦激光透射的增透介质膜和促进增益激光反射的增反介质膜。

进一步地，泵浦源为光学耦合输出的半导体激光器。

进一步地，第一端镜和第二凹面镜设置在可调节的光学平移台上。

应用本发明的技术方案，发明人仅利用增益介质Yb:LSO激光晶体本身的克尔效应，通过采用第一端镜即半导体可饱和吸收镜(SESAM)辅助锁模，在谐振腔内不需要任何其它的锁模元件的情况下，不仅能够得到可实现自启动 的克尔透镜锁模的Yb:LSO激光器，并且采用本发明的激光器可获得脉冲宽度为54fs的飞秒脉冲输出，透过输出镜直接输出的最大平均功率高达25mW，重复频率为113MHz，中心波长为1052nm，光谱半高宽为22.5nm。本发明相比于现有的锁模激光器来说，首次实现了克尔透镜自启动锁模，更令人惊奇的是，使得脉冲宽度有了明显缩短，而且相比于其它克尔透镜锁模的激光器，实现了自启动且能够长时间稳定运转。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为根据本发明一种典型实施例的克尔透镜自锁模激光器的光路结构示意图；

图2为根据本发明一种实施例的克尔透镜自锁模激光器用强度自相关仪测得的脉冲宽度信号；

图3为根据本发明一种实施例的克尔透镜自锁模激光器用光谱仪测得的输出光谱信号；

图4a-4b为根据本发明一种实施例的克尔透镜自锁模激光器用频谱分析仪测得的频谱图，其中，图4a是分辨率为1kHz时的频谱，图4b是分辨率为100kHz时的频谱；以及

图5为根据本发明一种实施例的将SESAM换为一个平面镜时得到的稳定的纯克尔透镜自锁模的强度自相关信号。

具体实施方式

为了解决现有技术中的克尔透镜锁模在实现宽光谱亚100fs的锁模脉冲输出时无法自启动的问题，以及该克尔透镜锁模因受环境影响维持时间短且锁模掉了后还需要给予外界扰动才能重新建立锁模等问题，本发明提出了一种克尔透镜自锁模Yb:LSO(Yb:Lu₂SiO₅掺镱硅酸镥)激光器。该Yb:LSO激光器不仅首次实现了自启动的克尔透镜锁模的，而且更让人惊奇的是，还获得了脉冲宽度为54fs的飞秒脉冲输出，显著缩短了脉冲宽度，而且相比于现有的克尔透 镜锁模的激光器，实现了自启动及长时间稳定运转。

如图1所示，在本发明的一个典型实施例中，激光器包括泵浦源10、由Yb:LSO材料形成的激光晶体20以及由多个光学元件构成的光学系统。其中，泵浦源10用于提供泵浦激光。激光晶体20同时用作增益介质和克尔介质，形成克尔透镜锁模。由多个光学元件构成的光学系统，其布置成能够与泵浦源10和激光晶体20一起以克尔透镜锁模机制工作。其中，光学系统包括用于形成激光的往返光路的谐振腔，激光晶体20设置在往返光路中；谐振腔具有设置在往返光路的第一端部处的用于反射激光的第一端镜30。其中，第一端镜30为半导体可饱和吸收镜，用于启动与稳定克尔透镜锁模。

在本发明的一个优选实施例中，谐振腔还具有设置在往返光路的第二端部处的用作输出镜的第二端镜40。其中，第二端镜40为平面镜，其除了具有输出少量透过光的作用外，还可以将振荡激光不停地反射回谐振腔，即用于部分反射和部分透射激光。

优选地，第二端镜40面向谐振腔内的一面镀有对增益激光，即波长为1020～1100nm的增益激光的透过率为0.4％的介质膜。第二端镜40背向谐振腔内的一面镀有促进增益激光透射的增透介质膜。现有技术中一般采用透过率为5％或2％的介质膜，而本发明创造性地采用透过率为0.4％的介质膜，主要目的是减小振荡激光的透过率，使得振荡激光能够在谐振腔内多次反射振荡，进而增强谐振腔内的功率密度，提高晶体的克尔透镜效应，有利于实现克尔透镜锁模。第二端镜40背向谐振腔内的一面镀有促进增益激光透射的增透介质膜，主要是考虑到由于前表面对振荡激光的透过率较低，后表面的反射对输出功率影响较大，有助于降低第二端镜40对输出激光的损耗。

如图1所示，在本发明的一个具体实施例中，谐振腔还具有沿往返光路设置在第一端镜30和第二端镜40之间的第一凹面镜50、第二凹面镜60和第三凹面镜70。其中，第一凹面镜50和第二个凹面镜60分别相对地设置在Yb:LSO激光晶体20的两侧。优选地，第一凹面镜50和第二凹面镜60之间的距离为78mm。两个凹面镜布置成使得泵浦源10发出的泵浦激光经过第一凹面镜50后入射到激光晶体20上，振荡产生的激光先入射到第二凹面镜60上，并被第二凹面镜60和第三凹面镜70依次反射，然后入射到第一端镜30上；第一端镜30将激光原路返回，到达第一凹面镜50，并被第一凹面镜50依次反射，最终入射到第二端镜40上，透过第二端镜40输出经锁模的激光。

在本发明的一个典型实施例中，谐振腔还具有在往返光路中用于色散补偿 的GTI镜80，其布置成将来自第一凹面镜50和第二端镜40中一个的激光反射至另一个。GTI镜80用于补偿腔内空气、Yb:LSO激光晶体20以及SESAM30所引入的正常色散。如果没有GTI镜80的补偿，则会使得谐振腔内存在净的正色散，从而无法较好地实现，甚至不能够实现克尔透镜锁模。相比于传统的棱镜，本发明采用GTI镜80进行色散补偿，其方便简单而且占地空间小，可以使整个振荡器的结构更为紧凑。

优选地，GTI镜80提供的反常色散值为-800fs²～-1200fs²。该反常色散值的范围主要是根据腔内的正色散量来确定。如果反常色散值高于-1200fs²，则会出现腔内负色散过多的问题，无法实现最短脉冲输出；相反，如果反常色散值低于-800fs²，则会出现腔内为净的正色散，容易导致无法满足克尔透镜锁模条件。最优选地，GTI镜80提供的反常色散值为-800fs²，此时能够达到最佳的补偿效果。

如图1所示，具体地，从泵浦源10发出的976nm的泵浦激光经第一凹面镜50后入射到Yb:LSO激光晶体20上，振荡产生的1.05μm增益激光入射到第二凹面镜60上后并被第二凹面镜60和第三凹面镜70依次反射，入射到第一端镜30即半导体可饱和吸收镜(SESAM)上。SESAM30将激光原路返回，到达第一凹面镜50，并被第一凹面镜50和GTI镜60依次反射，最终入射到输出镜80。透过输出镜80直接输出的飞秒脉冲的脉冲宽度为54fs，最大平均功率为25mW，重复频率为113MHz，中心波长为1052nm，光谱半高宽为22.5nm。本发明首次利用Yb:LSO激光晶体20的克尔效应及SESAM30的辅助锁模，实现了自启动的稳定克尔透镜锁模，该54fs脉冲宽度也是Yb³⁺掺杂的硅酸晶体得到的最短脉冲。

本发明中所采用的光学系统还包括光学耦合聚焦单元，用于将来自泵浦源10的泵浦激光聚焦于激光晶体。在本发明的一个优选实施例中，泵浦源10为光学耦合输出的半导体激光器，用于输出波长为976nm的泵浦激光。泵浦源10的最大输出功率为25W，光纤的纤芯直径为100μm，数值孔径为0.55。光纤输出的泵浦激光经过一个1:0.8的光学耦合聚焦单元聚焦后到达Yb:LSO激光晶体20的中心。优选Yb:LSO激光晶体20垂直于泵浦激光方向放置。

本发明对Yb:LSO激光晶体20的形状没有特殊限制，只要能够满足足够的增益长度(3mm)即可。如可以为圆柱体、长方体、正方体等。在一个优选实施例中，Yb:LSO激光晶体20为正方体。进一步优选地，激光晶体20的尺寸为3mm×3mm×3mm。

在本发明的一个优选实施例中，Yb:LSO激光晶体20中Yb原子掺杂浓度为5％～10％。考虑到激光增益与重吸收的问题，本发明采用上述数值范围的Yb原子掺杂浓度，此时得到的Yb:LSO激光晶体20同时具有足够的激光增益和较小的重吸收。如果掺杂浓度高于10％，则会导致对振荡激光重吸收的问题；相反，如果掺杂浓度低于5％，会导致增益不够。因此，经综合考虑，本发明将Yb原子的掺杂浓度控制为5％～10％。最优选地，Yb:LSO激光晶体20中Yb原子掺杂浓度为5％。

为了提高泵浦效率以及减小谐振腔的损耗，优选地，Yb:LSO激光晶体20上面向第一凹面镜30的侧面与面向第二凹面镜40的侧面上依次镀有促进泵浦激光透射的增透介质膜(T>99.8％)和促进增益激光反射的增反介质膜。一般泵浦激光的波长为970～980nm，增益激光的波长为1000～1100nm。在未镀增透介质膜和增反介质膜的Yb:LSO激光晶体的四周侧包覆有铟铂层。设置铟铂层有助于提高晶体的散热能力，进而使晶体表面温度保持恒定。设置有介质膜和铟铂层的Yb:LSO激光晶体20固定在水冷铜块上，水冷铜块设置在可调节的光学平移台上紫铜的水冷架上。制冷且循环流通的蒸馏水保证Yb:LSO激光晶体20的表面温度维持在10℃，避免由于热积累导致输出激光的稳定性变差。

在本发明的一个优选实施例中，第一凹面镜50与第二凹面镜60的曲率半径为75mm。其中，曲率半径的大小主要影响到晶体中心聚集光斑大小，进而影响晶体的克尔透镜效应的强弱。本发明将第一凹面镜50和第二凹面镜60的曲率半径限定为上述数值，聚焦光斑小且空间紧凑，保证增益激光在Yb:LSO激光晶体20的中心处足够小，进而得到了较高的功率密度，增强了克尔透镜效应，从而得到了更短的脉冲宽度及更稳定的自启动锁模运转。可选地，第三凹面镜70的曲率半径为300mm。第三凹面镜70的作用主要是将振荡激光聚焦到SESAM30上，其曲率半径的大小主要影响到SESAM30上光斑的大小。将其曲率半径限定为300nm，可以保证SESAM30上的能流密度为饱和能流密度的10倍左右，满足SESAM30的最佳工作条件。第二凹面镜60和第三凹面镜70朝向谐振腔的一面均镀有促进增益激光反射的增反介质膜。

在本发明的一个具体实施例中，第一凹面镜50面向泵浦源10的一面镀有促进泵浦激光透射的增透介质膜。第一凹面镜50背向泵浦源10的一面依次镀有促进泵浦激光透射的增透介质膜以及促进增益激光反射的增反介质膜。

在本发明的一个优选实施例中，为了方便调节SESAM30的位置，优选地，将第一端镜SESAM30设置在可调节的光学平移台上。这样可以根据需要对 SESAM30的位置进行调节，进而调节SESAM30上光斑的大小。考虑到第二凹面镜60与晶体之间的距离对于实现克尔透镜锁模十分重要，为了便于调节该距离，优选地，第二凹面镜60也设置在可调节的光学平移台上。

SESAM30的饱和通量、弛豫时间决定了其辅助锁模特性，而这些特性则是由其生长温度、吸收区厚度所决定。SESAM30的饱和通量的大小,影响其辅助锁模的阈值。在本发明的一个最佳实施例中，SESAM30的调制深度为0.4％，饱和通量为90J/cm²，弛豫时间<500fs，中心波长为1064nm。此外，与其它锁模元件相比，本发明所采用的SESAM30辅助锁模，具有结构简单且稳定可靠等优点，能够大大简化克尔透镜锁模激光器的内部结构，增加其实用性，从而使超短激光脉冲得到了更广泛的应用和飞速发展。

在本发明的具体实施例中，第一端镜SESAM30和用于输出激光的第二端镜40构成了谐振腔的两个端镜，整个谐振腔的长度为1.33m，对应于重复频率为113MHz。用ABCD矩阵计算得到晶体和SESAM上的光斑分别为14μm×39μm和54μm×54μm。

本发明的最佳实施中提供的激光器得到的稳定连续锁模最大平均输出功率为25Mw。图2为采用型号为FR-103MN的强度自相关仪测得的脉冲自相关信号。从图2中可以看出，在双曲脉正割型脉冲假设下，对应的脉冲宽度为54fs，可见，采用本发明所提供的激光器能够达到最短的脉冲输出。利用光谱仪测得的光谱如图3所示。从图3中可以看出，其中心波长为1052nm，光谱半高宽为22.5nm。

图4a-4b为频谱分析仪测得的锁模频谱图。图4a的分辨率为1kHz，频率范围为250kHz；图4b的分辨率为100kHz，频率范围为1GHz。从图4a-4b中可以看出，本发明所提供的激光器具有很好的稳定性。

为了进一步证明本发明提供的激光器锁模运转确实为克尔透镜锁模，在本发明的一个具体实施例中，将第一端镜SESAM30用平面高反镜代替。利用平面镜作为端镜，可以得到脉冲宽度为62.4fs稳定的纯克尔透镜锁模，其强度自相关信号如图5所示。虽然纯的克尔透镜锁模十分稳定，但是一旦锁模失锁，在没有外界的微扰如轻推端镜等情况下，无法实现自启动。

将图2中具有SESAM30辅助锁模得到的强度自相关信号与图5中未采用SESAM30辅助锁模得到的强度自相关信号进行对比，可以看出，两者的强度自相关信号差异较小，说明图2中采用SESAM30辅助锁模后得到的激光器锁模运转确实为克尔透镜锁模。这说明了本发明提供的激光器确实为稳定的克尔 透镜自锁模，且由于SESAM30的存在，完全可以自启动并实现长期稳定锁模。并且本发明采用对称共焦式的谐振腔结构，并采用紧聚焦的腔型设计，能够减小增益激光在Yb:LSO晶体中心上的束腰大小，增加了腔内的功率密度，从而进一步增强了克尔透镜效应，有利于克尔透镜锁模的形成。

可见，本发明具有很好的实用性和可操作性，结构紧凑小巧，不仅具有很好的稳定性而且可以自启动，适用于重复生产和组装，适于批量化生产、成本较低、激光单向输出、高重复频率、亚100fs量级的脉冲宽度，高稳定性以及自启动等优点，可广泛应用于国防、工业、医疗及科研领域，具有很好的应用前景和商业价值。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种克尔透镜自锁模Yb:LSO激光器，用于输出经锁模的激光，包括：

泵浦源(10)，用于提供泵浦激光；

由Yb:LSO材料形成的激光晶体(20)，同时用作增益介质和克尔介质；

由多个光学元件构成的光学系统，其布置成能够与泵浦源(10)和所述激光晶体(20)一起以克尔透镜锁模机制工作；其中，所述光学系统包括用于形成所述激光的往返光路的谐振腔，所述激光晶体(20)设置在所述往返光路中；所述谐振腔具有设置在所述往返光路的第一端部处的用于反射所述激光的第一端镜(30)；

其中，所述第一端镜(30)为半导体可饱和吸收镜，用于启动与稳定所述克尔透镜锁模。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述谐振腔具有设置在所述往返光路的第二端部处的用作输出镜的第二端镜(40)，用于部分反射和部分透射所述激光。

3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述谐振腔还具有沿所述往返光路设置在所述第一端镜(30)和所述第二端镜(40)之间的第一凹面镜(50)、第二凹面镜(60)和第三凹面镜(70)；并且布置成使得所述泵浦源(10)发出的所述泵浦激光经过第一凹面镜(50)后入射到激光晶体(20)上，振荡产生的激光先入射到所述第二凹面镜(60)上，并被所述第二凹面镜(60)和所述第三凹面镜(70)依次反射，然后入射到所述第一端镜(30)上；所述第一端镜(30)将激光原路返回，到达所述第一凹面镜(50)，并被所述第一凹面镜(50)依次反射，最终入射到所述第二端镜(40)上，透过所述第二端镜(40)输出经锁模的所述激光。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的激光器，其特征在于，所述谐振腔还具有在所述往返光路中用于色散补偿的GTI镜(80)，其布置成将来自所述第一凹面镜(50)和所述第二端镜(40)中一个的激光反射至另一个；优选地，所述GTI镜(80)提供的反常色散值为-800fs²。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的激光器，其特征在于，所述Yb:LSO激光晶体(20)中Yb原子掺杂浓度为5％～10％；优选地，Yb原子掺杂浓度为5％。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的激光器，其特征在于，所述光学系统还包括光学耦合聚焦单元，用于将来自所述泵浦源(10)的所述泵浦激光聚焦于所述激光晶体。

7.根据权利要求3所述的激光器，其特征在于，所述第一凹面镜(50)和所述第二凹面镜(60)的曲率半径为75mm；可选地，所述第三凹面镜(70)的曲率半径为300mm。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的激光器，其特征在于，所述激光晶体(20)为正方体形状；优选地，所述激光晶体(20)的尺寸为3mm×3mm×3mm。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的激光器，其特征在于，

所述第一端镜(30)的调制深度为0.4％～1.6％，饱和通量为60～120μJ/cm²，弛豫时间≤500fs，中心波长为1040～1064nm；优选地，所述第一端镜(30)的调制深度为0.4％，饱和通量为90μJ/cm²，弛豫时间为500fs，中心波长为1064nm。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的激光器，其特征在于，

所述第二端镜(40)面向所述谐振腔内的一面镀有对增益激光的透过率为0.4％的介质膜；

所述第二端镜(40)背向所述谐振腔内的一面镀有促进增益激光透射的增透介质膜。