CN105322422A - 被动锁模自拉曼激光器 - Google Patents
被动锁模自拉曼激光器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105322422A CN105322422A CN201410238164.8A CN201410238164A CN105322422A CN 105322422 A CN105322422 A CN 105322422A CN 201410238164 A CN201410238164 A CN 201410238164A CN 105322422 A CN105322422 A CN 105322422A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- raman
- mirror
- passive mode
- face
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明提供了一种被动锁模自拉曼激光器,包括:泵浦源耦合系统、泵浦耦合腔镜、激光增益介质、被动锁模器件、反射腔镜和拉曼光输出镜;光路为:从泵浦源耦合系统发出泵浦光,经过泵浦耦合腔镜聚焦,入射激光增益介质的A面,出射激光增益介质的B面,激光增益介质吸收泵浦光后粒子数发生反转,产生受激辐射,受激辐射在反射腔镜、泵浦耦合腔镜和被动锁模器件构成的谐振腔内形成振荡,并被被动锁模器件非线性吸收放大,形成超短脉冲的基频光;另一方面,基频光经激光增益介质时发生受激拉曼散射效应,产生拉曼光,经由B面,在反射腔镜、A面及拉曼光输出镜构成的拉曼耦合腔内振荡放大后,由拉曼光输出镜输出。
Description
技术领域
本发明领域属于激光领域,具体而言,涉及被动锁模自拉曼激光器。
背景技术
拉曼介质的受激拉曼散射技术作为一种拓展激光器输出光谱的有效工具,具有转换效率高、波长选择范围广等优点,波长范围覆盖紫外到近红外,大大拓宽了激光的应用前景。稀土掺杂的钒酸盐晶体可以同时作为激光晶体和拉曼晶体,实现自拉曼受激振荡,这样的拉曼激光器减少了腔内的光学元件,结构简单,转换效率高,但由于使用一块晶体,所以对腔模的优化比较困难。
同时,由于受激拉曼散射的阈值较高,因此具有脉宽窄、峰值功率密度高等特点的超短脉冲激光作为受激拉曼散射过程中的基频光,是产生受激拉曼激光的最佳选择之一。超短脉冲激光在光纤通讯、医学、超精细微加工、时间分辨光谱和非线性光学等方面具有很大的应用价值和发展前景。可饱和吸收体被动锁模是获得短脉冲非常有效的方法。
锁模脉冲的建立依赖于可饱和吸收体上的脉冲稳定作用。然而相关技术中,当锁模过程和共振受激拉曼散射过程同时发生时,拉曼转换和脉冲稳定作用之间相互抑制影响。拉曼转换所消耗光子数会大大减弱基频光的强度,导致锁模过程脉冲稳定性的降低。除此之外,当拉曼转换发生在基频光脉冲中心时,脉冲中心强度相对于脉冲两翼会大大衰减,这将导致脉冲宽度的增大,进一步影响锁模脉冲的产生和拉曼转换效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种被动锁模自拉曼激光器,以解决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了一种被动锁模自拉曼激光器,包括:泵浦源耦合系统、泵浦耦合腔镜、激光增益介质、被动锁模器件、反射腔镜和拉曼光输出镜;光路为:从泵浦源耦合系统发出泵浦光,经过泵浦耦合腔镜聚焦,入射激光增益介质的A面,出射激光增益介质的B面,激光增益介质吸收泵浦光后粒子数发生反转,产生受激辐射,受激辐射在反射腔镜、泵浦耦合腔镜和被动锁模器件构成的谐振腔内形成振荡,并被被动锁模器件非线性吸收放大,形成超短脉冲的基频光;另一方面,基频光经激光增益介质时发生受激拉曼散射效应,产生拉曼光,经由B面,在反射腔镜、A面及拉曼光输出镜构成的拉曼耦合腔内振荡放大后,由拉曼光输出镜输出。
优选的,在上述的被动锁模自拉曼激光器中,增加了两个平凹折叠腔镜,光路改变为:从泵浦源耦合系统发出泵浦光,经过泵浦耦合腔镜聚焦,入射A面,出射B面,激光增益介质吸收泵浦光后粒子数发生反转,产生受激辐射,受激辐射在反射腔镜、泵浦耦合腔镜、两个平凹折叠腔镜和被动锁模器件构成的谐振腔内形成振荡,并被被动锁模器件非线性吸收放大,形成超短脉冲的基频光;另一方面,基频光经激光增益介质时发生受激拉曼散射效应,产生拉曼光,经由B面,在反射腔镜、A面及拉曼光输出镜构成的拉曼耦合腔内振荡放大后,由拉曼光输出镜输出。
优选的,激光增益介质为掺稀土离子的钒酸盐晶体。
优选的,激光增益介质为Nd:YVO4晶体,Nd3+掺杂浓度为0.05at.%—2.0at.%,例如为0.3at.%。
优选的,A面为0.5°—5°楔角抛光镀膜,B面为0°抛光镀膜。
优选的,A面对泵浦光和基频光高透射,对拉曼光高反射;B面对基频光和拉曼光高透射。
优选的,A面对808nm光和1064nm光高透射,对1176nm光高反射;B面对1064nm光和1176nm光高透射。
优选的,泵浦耦合腔镜对泵浦光高透射、对基频光高反射;反射腔镜对基频光和拉曼光高反射;拉曼光输出镜对基频光高反射、对拉曼光有设定的透过率。
优选的,泵浦耦合腔镜对808nm光高透射、对1064nm光高反射;反射腔镜对1064nm光和1176nm光高反射;拉曼光输出镜对1064nm光高反射、对1176nm光有设定的透过率。
上述实施例的激光器解决了现有锁模自拉曼激光器由于锁模过程和受激拉曼散射过程同时发生所引起的超短脉冲变宽和稳定性降低的问题,获得了结构简单、腔内损耗小、稳定性高的技术效果。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1示出了根据本发明一个实施例的锁模自拉曼激光器的示意图;
图2示出了根据本发明另一实施例的锁模自拉曼激光器的示意图;
图3示出了根据本发明实施例的锁模自拉曼激光器的激光增益介质中的光路图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
图1示出了根据本发明一个实施例的锁模自拉曼激光器的示意图,包括:泵浦源耦合系统1、泵浦耦合腔镜3、激光增益介质2、被动锁模器件6、反射腔镜7和拉曼光输出镜8;光路为:从泵浦源耦合系统1发出泵浦光,经过泵浦耦合腔镜3聚焦,入射激光增益介质2的A面,出射激光增益介质2的B面,激光增益介质2吸收泵浦光后粒子数发生反转,产生受激辐射,受激辐射在反射腔镜7、泵浦耦合腔镜3和被动锁模器件6构成的谐振腔内形成振荡,并被被动锁模器件6非线性吸收放大,形成超短脉冲的基频光;另一方面,基频光经激光增益介质2时发生受激拉曼散射效应,产生拉曼光,经由B面,在反射腔镜7、A面及拉曼光输出镜8构成的拉曼耦合腔内振荡放大后,由拉曼光输出镜8输出。
针对相关技术的锁模自拉曼激光器由于锁模过程和受激拉曼散射过程同时发生,引起超短脉冲变宽和稳定性降低的问题,本优选实施例由两个耦合腔构成,锁模过程和受激拉曼散射过程分别独立,从而解决了上述的问题。
图2示出了根据本发明另一实施例的锁模自拉曼激光器的示意图,相对于图1的实施例,增加了两个平凹折叠腔镜4、5,光路改变为:从泵浦源耦合系统1发出泵浦光,经过泵浦耦合腔镜3聚焦,入射A面,出射B面,激光增益介质2吸收泵浦光后粒子数发生反转,产生受激辐射,受激辐射在反射腔镜7、泵浦耦合腔镜3、两个平凹折叠腔镜4、5和被动锁模器件6构成的谐振腔内形成振荡,并被被动锁模器件6非线性吸收放大,形成超短脉冲的基频光;另一方面,基频光经激光增益介质2时发生受激拉曼散射效应,产生拉曼光,经由B面,在反射腔镜7、A面及拉曼光输出镜8构成的拉曼耦合腔内振荡放大后,由拉曼光输出镜8输出。
本实施例因为增加了两个平凹折叠腔镜4和5,因此可以通过调整两个平凹折叠腔镜4和5的位置来灵活方便地调整基频光光斑大小。由被动锁模器件中可饱和吸收体本身的特性决定,作用在可饱和吸收体上的脉冲能量必须在一个合适的范围内,才能达到稳定的锁模。因此,对于单一的锁模过程,通过调节腔型结构及腔长等,来改变可饱和吸收体上的光斑大小,可以达到其上合适的能量值。当锁模过程和受激拉曼散射过程同时发生时,由于两过程的相互抑制影响,如上述背景技术中所述。故只有当拉曼转换仅发生在基频光脉冲的两翼时,稳定的锁模才能实现,这就要求对基频光和拉曼光脉冲的时间交叠可进行自由调谐。本优选实施例的激光器系统由两个耦合腔构成,并且其腔长均能独立调整。通过分别优化两谐振腔结构,将晶体置于腔内功率密度最高的地方来获得较高的拉曼转换效率,且晶体上的基频光和拉曼光腔模能达到很好的匹配。同时,调整其中一个腔长改变光的往返时间,从而改变基频光和拉曼光脉冲的时间交叠,最终使可饱和吸收体调制基频光脉冲前沿,而拉曼转换调制基频光脉冲后沿,这将使得在保证锁模脉冲稳定性的同时,大幅减小基频光的脉冲宽度。
优选的,激光增益介质2为掺稀土离子的钒酸盐晶体。
优选的,激光增益介质2为Nd:YVO4晶体,Nd3+掺杂浓度为0.05at.%—2.0at.%。
优选的,A面为0.5°—5°楔角抛光镀膜,B面为0°抛光镀膜。前后两个通光面不垂直于激光光路,从而可以避免由于标准具效应影响锁模效果。
优选的,A面对泵浦光和基频光高透射,对拉曼激光高反射;B面对基频光和拉曼激光高透射。
优选的,A面对808nm光和1064nm光高透射,对1176nm光高反射;B面对1064nm光和1176nm光高透射。
优选的,泵浦耦合腔镜3对泵浦光高透射、对基频光高反射;反射腔镜7对基频光和拉曼激光高反射;拉曼光输出镜8对基频光高反射、对拉曼激光有一定透过率。
优选的,泵浦耦合腔镜3对808nm光高透射、对1064nm光高反射;反射腔镜7对1064nm光和1176nm光高反射;拉曼光输出镜8对1064nm光高反射、对拉曼激光有一定透过率。
拉曼光输出镜8可以为平平镜、平楔镜或有一定曲率的镜片,以使基频光和拉曼光腔模能达到较好的匹配,且放置于高精度平移台上;基频光锁模谐振腔由被动锁模可饱和吸收体6、泵浦耦合腔镜3、两平凹折叠腔镜4、5和反射腔镜7组成;受激拉曼散射放大谐振腔由反射腔镜7、激光增益介质2的A面和拉曼光输出镜8组成,由于无需加入额外的拉曼晶体、拉曼全反腔镜等光学元件,减少了腔内损耗;上述两个谐振腔腔长均能独立调整。
图2的实施例中,泵浦源耦合系统1为808nm光纤耦合输出的半导体激光器,光纤直径400μm,端面泵浦,耦合透镜比率为1:1.5;激光增益介质2为Nd:YVO4晶体,Nd3+掺杂浓度为0.3at.%,A通光面3°楔角抛光,镀对808nm和1064nm高透、对1176nm高反膜,B通光面0°抛光,镀对1064nm和1176nm增透膜;泵浦耦合腔镜3镀对808nm高透、对1064nm高反膜;平凹折叠腔镜4和5为凹面全反镜,曲率分别为R=1.5m和0.8m,镀1064nm高反膜;被动锁模器件6为半导体可饱和吸收镜(SESAM);反射腔镜7镀对1064nm和1176nm高反膜;拉曼光输出镜8镀对1064nm高反、对1176nm透过率T=2%的膜,置于高精度平移台上。
图3示出了根据本发明实施例的锁模自拉曼激光器的激光增益介质中的光路图,L1、L2、L3依次为基频光路线,L3、L2、L4、L5依次为拉曼光路线。激光器的1064nm锁模腔由泵浦源耦合系统1、激光晶体2、泵浦耦合腔镜3、平凹折叠腔镜4和5、被动锁模器件6以及反射腔镜7构成,晶体中光路如附图3,由L1、L2到L3,再经反射腔镜7折返形成。1176nm拉曼耦合放大腔由反射腔镜7、晶体2的A通光面及拉曼光输出镜8构成,晶体中光路如图3,由L3、L2、L4到L5,再经拉曼光输出镜8折返形成。
实验中,首先优化基频光锁模腔各支臂长度,使腔内产生1064nm锁模脉冲;然后,通过高精度平移台调整拉曼光输出镜8来调谐拉曼晶体2在腔内所处位置及拉曼放大腔结构及腔长。这样,一方面是为了调节拉曼光脉冲被受激拉曼散射放大的次数,另一方面使得1064nm到1176nm拉曼转换向脉冲尾部平移,从而形成半导体可饱和吸收镜调制1064nm脉冲前沿,而由于吸收镜的恢复时间,1064nm后沿被拉曼转换调制,大大减小了1064nm脉冲拉曼转换的脉宽,获得稳定的1176nm高频超短脉冲。
阅读上文可以看出,本发明实施例的激光器解决了现有锁模自拉曼激光器由于锁模过程和受激拉曼散射过程同时发生所引起的超短脉冲变宽和稳定性降低的问题,获得了结构简单、腔内损耗小、稳定性高的技术效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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 (9)
1.一种被动锁模自拉曼激光器,其特征在于,包括:泵浦源耦合系统、泵浦耦合腔镜、激光增益介质、被动锁模器件、反射腔镜和拉曼光输出镜;光路为:
从所述泵浦源耦合系统发出泵浦光,经过所述泵浦耦合腔镜聚焦,入射所述激光增益介质的A面,出射所述激光增益介质的B面,所述激光增益介质吸收泵浦光后粒子数发生反转,产生受激辐射,所述受激辐射在所述反射腔镜、所述泵浦耦合腔镜和所述被动锁模器件构成的谐振腔内形成振荡,并被所述被动锁模器件非线性吸收放大,形成超短脉冲的基频光;另一方面,所述基频光经所述激光增益介质时发生受激拉曼散射效应,产生拉曼光,经由所述B面,在所述反射腔镜、所述A面及所述拉曼光输出镜构成的拉曼耦合腔内振荡放大后,由所述拉曼光输出镜输出。
2.根据权利要求1所述的被动锁模自拉曼激光器,其特征在于,增加了两个平凹折叠腔镜,光路改变为:
从所述泵浦源耦合系统发出泵浦光,经过所述泵浦耦合腔镜聚焦,入射所述A面,出射所述B面,所述激光增益介质吸收泵浦光后粒子数发生反转,产生受激辐射,所述受激辐射在所述反射腔镜、所述泵浦耦合腔镜、所述两个平凹折叠腔镜和所述被动锁模器件构成的谐振腔内形成振荡,并被所述被动锁模器件非线性吸收放大,形成超短脉冲的基频光;另一方面,所述基频光经所述激光增益介质时发生受激拉曼散射效应,产生拉曼光,经由所述B面,在所述反射腔镜、所述A面及所述拉曼光输出镜构成的拉曼耦合腔内振荡放大后,由所述拉曼光输出镜输出。
3.根据权利要求1或2所述的被动锁模自拉曼激光器,其特征在于,所述激光增益介质为掺稀土离子的钒酸盐晶体。
4.根据权利要求3所述的被动锁模自拉曼激光器,其特征在于,所述激光增益介质为Nd:YVO4晶体,Nd3+掺杂浓度为0.05at.%—2.0at.%。
5.根据权利要求4所述的被动锁模自拉曼激光器,其特征在于,所述A面为0.5°—5°楔角抛光镀膜,所述B面为0°抛光镀膜。
6.根据权利要求3所述的被动锁模自拉曼激光器,其特征在于,所述A面对泵浦光和基频光高透射,对拉曼光高反射;所述B面对基频光和拉曼光高透射。
7.根据权利要求3所述的被动锁模自拉曼激光器,其特征在于,所述A面对808nm光和1064nm光高透射,对1176nm光高反射;所述B面对1064nm光和1176nm光高透射。
8.根据权利要求3所述的被动锁模自拉曼激光器,其特征在于,所述泵浦耦合腔镜对泵浦光高透射、对基频光高反射;所述反射腔镜对基频光和拉曼光高反射;所述拉曼光输出镜对基频光高反射、对拉曼光有设定的透过率。
9.根据权利要求3所述的被动锁模自拉曼激光器,其特征在于,所述泵浦耦合腔镜对808nm光高透射、对1064nm光高反射;所述反射腔镜对1064nm光和1176nm光高反射;所述拉曼光输出镜对1064nm光高反射、对1176nm光有设定的透过率。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410238164.8A CN105322422B (zh) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 被动锁模自拉曼激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410238164.8A CN105322422B (zh) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 被动锁模自拉曼激光器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105322422A true CN105322422A (zh) | 2016-02-10 |
CN105322422B CN105322422B (zh) | 2018-06-15 |
Family
ID=55249299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410238164.8A Active CN105322422B (zh) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 被动锁模自拉曼激光器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105322422B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113991416A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 中红外激光研究院(江苏)有限公司 | 一种1.17μm自拉曼激光腔内泵浦3μm掺钬固体激光器 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5038359A (en) * | 1989-10-10 | 1991-08-06 | Hughes Aircraft Company | Self-pumped, optical phase conjugation method and apparatus using pseudo-conjugator to produce retroreflected seed beam |
US20080037595A1 (en) * | 2005-01-21 | 2008-02-14 | Feruz Gankkhanov | System and method for providing a tunable optical parametric oscillator laser system that provides dual frequency output for non-linear vibrational spectroscopy and microscopy |
CN101572381A (zh) * | 2009-03-13 | 2009-11-04 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 全固态组合式拉曼倍频黄光激光器 |
CN102244361A (zh) * | 2011-05-26 | 2011-11-16 | 深圳大学 | 一种自拉曼变频自锁模固体激光器 |
CN102244345A (zh) * | 2011-06-10 | 2011-11-16 | 天津大学 | 一种588nm黄光泵浦的可调谐钛宝石激光器 |
CN202050155U (zh) * | 2011-04-13 | 2011-11-23 | 山东大学 | 一种全固态黄光自锁模拉曼激光器 |
-
2014
- 2014-05-30 CN CN201410238164.8A patent/CN105322422B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5038359A (en) * | 1989-10-10 | 1991-08-06 | Hughes Aircraft Company | Self-pumped, optical phase conjugation method and apparatus using pseudo-conjugator to produce retroreflected seed beam |
US20080037595A1 (en) * | 2005-01-21 | 2008-02-14 | Feruz Gankkhanov | System and method for providing a tunable optical parametric oscillator laser system that provides dual frequency output for non-linear vibrational spectroscopy and microscopy |
CN101572381A (zh) * | 2009-03-13 | 2009-11-04 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 全固态组合式拉曼倍频黄光激光器 |
CN202050155U (zh) * | 2011-04-13 | 2011-11-23 | 山东大学 | 一种全固态黄光自锁模拉曼激光器 |
CN102244361A (zh) * | 2011-05-26 | 2011-11-16 | 深圳大学 | 一种自拉曼变频自锁模固体激光器 |
CN102244345A (zh) * | 2011-06-10 | 2011-11-16 | 天津大学 | 一种588nm黄光泵浦的可调谐钛宝石激光器 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113991416A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 中红外激光研究院(江苏)有限公司 | 一种1.17μm自拉曼激光腔内泵浦3μm掺钬固体激光器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105322422B (zh) | 2018-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101414729B (zh) | 一种自锁模激光器 | |
CN106229806B (zh) | 拉曼黄光泵浦的可调谐金绿宝石激光器 | |
CN102832536A (zh) | 一种用于输出锁模皮秒激光的谐振腔及锁模皮秒激光器 | |
CN102244361A (zh) | 一种自拉曼变频自锁模固体激光器 | |
CN103618205A (zh) | 一种全固态单纵模黄光激光器 | |
CN102842847A (zh) | 一种内腔单谐振光学参量振荡器 | |
CN104319614A (zh) | 一种1.5μm人眼安全波段超短脉冲激光器 | |
CN109494558B (zh) | 光纤激光泵浦固体拉曼频移的589nm钠信标激光器 | |
CN104078826A (zh) | 亚皮秒大模场面积光子晶体光纤sesam锁模激光器 | |
CN106058632B (zh) | 一种基于键合晶体的脉冲能量可调的被动调q拉曼激光系统 | |
Leburn et al. | Femtosecond Cr4+: YAG laser with a 4GHz pulse repetition rate | |
US9425581B2 (en) | Anisotropic beam pumping of a Kerr lens modelocked laser | |
CN103972776B (zh) | 激光二极管泵浦的克尔透镜锁模Yb:(YLa)2 O3 全固态飞秒激光器 | |
CN103199427B (zh) | 一种内腔单谐振光学参量振荡器 | |
Agnesi et al. | Femtosecond Nd: glass lasers pumped by single-mode laser diodes and mode locked with carbon nanotube or semiconductor saturable absorber mirrors | |
CN107026387A (zh) | 一种1.5μm人眼安全波段脉冲激光器 | |
CN202276060U (zh) | 一种自拉曼变频自锁模固体激光器 | |
CN113594842A (zh) | 一种铒掺杂激光器超短脉冲产生装置及方法 | |
WO2018040018A1 (zh) | 一种 2.3 微米波段脉冲激光的产生装置、产生方法及应用 | |
CN113078547A (zh) | 一种单频高功率的可调谐短腔激光器 | |
CN105098589A (zh) | 一种双波长拉曼锁模激光器 | |
CN105322422A (zh) | 被动锁模自拉曼激光器 | |
CN112636146B (zh) | 一种高功率锁模碟片激光器 | |
CN110632805B (zh) | 固体单激光器双波长抽运光学差频太赫兹波产生装置 | |
CN112909715A (zh) | 一种全保偏光纤超短脉冲激光器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant |