CN106711751B - 一种全固态双波长超快激光器及其工作方法 - Google Patents

一种全固态双波长超快激光器及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种全固态双波长超快激光器，包括种子光源以及与所述种子光源相连接的多程放大模块和双波长切换模块，所述多程放大模块包括三个45°反射镜、偏振片、四个晶体、四个法拉第旋光器、1/2波片、两个泵浦源，所述双波长切换模块包括1/2波片、偏振片、KTP晶体、分光镜、ABS吸收体、窗口，所述1/2波片上设置有电磁阀，外部控制电路通过所述电磁阀控制所述1/2波片实现双波长外部切换及控制。本发明提供的全固态双波长超快激光器的有益效果为：传统方案采用双泵浦模块，光束在净体重进行单次传输，所能够放大的倍数是有限的，本方案次用多程放大技术，能够多次有效的对能量进行放大，提高能量利用率。

Description

一种全固态双波长超快激光器及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种全固态双波长超快激光器，还涉及上述激光器的工作方法。
背景技术
基于全固态超快激光器在工业加工和医疗临床等方面对于高峰值功率的要求，本发明提出一种全固态超快激光器的实现方案，主要解决在超短脉宽条件下，激光器功率低、能量弱等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种全固态双波长超快激光器及其工作方法。
按照本发明提供的一种全固态双波长超快激光器采用的主要技术方案为：包括种子光源以及与所述种子光源相连接的多程放大模块和双波长切换模块，所述多程放大模块包括三个45°反射镜、偏振片、四个晶体、四个法拉第旋光器、1/2波片、两个泵浦源，所述双波长切换模块包括1/2波片、偏振片、KTP晶体、分光镜、ABS吸收体、窗口，所述1/2波片上设置有电磁阀，外部控制电路通过所述电磁阀控制所述1/2波片实现双波长外部切换及控制。
本发明提供的全固态双波长超快激光器还可具有如下附属技术特征：
所述晶体和所述法拉第旋光器间隔设置，所述泵浦源设置在相对设置的两个所述晶体之间。
两个所述泵浦源之间以及所述种子光源与所述泵浦源之间均设置有同步延时电路。
所述晶体为Nd：Ce：YAG晶体。
按照本发明提供的一种全固态双波长超快激光器工作方法采用的主要技术方案为：包括以下步骤：种子光源产生的激光经过偏振片后转换成有固定振动方向的偏振光，随后经过Nd：Ce：YAG晶体的放大，经法拉第旋光器对偏振方向进行重新矫正，随后经过1/2波片后偏振角度变化90°，再次经过Nd：Ce：YAG晶体放大，随后经过两次45°反射镜的反射，在经过两次放大和45°反射镜反射，重复上述过程直至光束可以完全穿过偏振片并且进入波长切换模块；
激光经过45°反射镜反射后，在经过固定有1/2波片的电磁阀，此时1/2波片处于关闭状态，随后经过偏振片后被反射，然后经过45°反射镜后再经过KTP晶体的倍频，随后经过分光镜后的激光透射进入吸收体，随后再次经过分光镜的反射后进入窗口实现输出。
本发明提供的全固态双波长超快激光器工作方法还可具有如下附属技术特征：
所述分光镜为1064AR，532HR分光镜。
采用本发明提供的全固态双波长超快激光器及其工作方法带来的有益效果为：本发明与传统方案相比较存在的优势：
①传统方案采用双泵浦模块，光束在净体重进行单次传输，所能够放大的倍数是有限的，本方案次用多程放大技术，能够多次有效的对能量进行放大，提高能量利用率；
②传统方案没有对各向异性双折射晶体的退偏现象进行补偿，本方案采用法拉第旋光器修正因退偏所产生的偏振方向偏转等现象，提高了系统的能量利用率和放大倍率；
③传统的方案采用滤光片或者两个出光窗口的方式实现双波长的切换输出，本方案采用电路控制电磁阀的方式实现外部控制切换，且使用同一窗口实现了双波长的输出。
附图说明
图1为本发明所述全固态双波长超快激光器的结构图。
图2为本发明所述全固态双波长超快激光器的放大原理图。
图3为本发明所述全固态双波长超快激光器中延时电路图。
图4为本发明所述全固态双波长超快激光器的多级放大原理图。
图5为本发明所述全固态双波长超快激光器的波长切换原理图。
图6为本发明所述全固态双波长超快激光器的532nm激光输出原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详述：
如图1至图6所示，按照本发明提供的一种全固态双波长超快激光器的实施例，包括种子光源1以及与所述种子光源1相连接的多程放大模块14和双波长切换模块15，所述多程放大模块14包括三个45°反射镜、偏振片3、四个晶体、四个法拉第旋光器5、1/2波片6、两个泵浦源7，所述双波长切换模块15包括1/2波片6、偏振片3、KTP晶体10、分光镜11、ABS吸收体12、窗口13，所述1/2波片上设置有电磁阀，外部控制电路通过所述电磁阀控制所述带电磁阀的1/2波片8实现双波长外部切换及控制。所述晶体和所述法拉第旋光器5间隔设置，所述泵浦源7设置在相对设置的两个所述晶体之间。两个所述泵浦源7之间以及所述种子光源1与所述泵浦源7之间均设置有同步延时电路。所述晶体为Nd：Ce：YAG晶体4。
如图1至图6所示，按照本发明提供的一种全固态双波长超快激光器工作方法的实施例，包括以下步骤：种子光源1产生的激光经过偏振片3后转换成有固定振动方向的偏振光，随后经过Nd：Ce：YAG晶体4的放大，经法拉第旋光器5对偏振方向进行重新矫正，随后经过1/2波片6后偏振角度变化90°，再次经过Nd：Ce：YAG晶体4放大，随后经过两次45°反射镜的反射，在经过两次放大和45°反射镜反射，重复上述过程直至光束可以完全穿过偏振片3并且进入波长切换模块；
激光经过45°反射镜反射后，在经过固定有电磁阀的1/2波片8，此时1/2波片处于关闭状态，随后经过偏振片9后被反射，然后经过45°反射镜后再经过KTP晶体10的倍频，随后经过分光镜11后的激光透射进入吸收体，随后再次经过分光镜11(1064AR，532HR)的反射后进入窗口13实现输出。
放大原理
当种子光源1经过放大模组时，根据爱因斯坦的量子力学理论，该能量会被有效放大。如图3所示，放大模组与种子光源1之间存在延时电路，如图2所示，当晶体吸收泵浦源7所提供的能量，并且达到最大粒子数反转状态时，种子光源1所发出的激光入射并且被晶体成功接收，此时由种子光源1所产生的能量能够被高效放大；
多级放大原理
种子光源1产生的激光经过偏振片3后转换成有固定振动方向的偏振光，随后经过晶体的放大，由于Nd：Ce：YAG属于各向异性双折射晶体，有退偏特性，所以需要加入法拉第旋光器5对偏振方向进行重新矫正，随后经过1/2波片6后偏振角度变化90°，再次经过晶体放大，随后经过两次45°反射镜的反射，在经过两次放大和45°反射镜反射，由于偏振的的方向偏转了90°所以再次经过偏振片3时会被反射，重复上述过程一共经过8次有效放大后，由于偏振角度再次偏转90°与偏振片3的方向相同，此时光束可以完全穿过偏振片3并且进入波长切换模块，如图4所示；
种子光源1→偏振片3(透射)→晶体(功率放大)→旋光器→1/2波片6→晶体(功率放大)→45°反射镜→旋光器→45°反射镜→晶体(功率放大)→旋光器→晶体(功率放大)→45°反射镜→旋光器→偏振片3(反射)→晶体(功率放大)→旋光器→1/2波片6→晶体(功率放大)→45°反射镜→旋光器→45°反射镜→晶体(功率放大)→旋光器→晶体(功率放大)→45°反射镜→旋光器→偏振片3(透射)→进入波长切换模块
波长切换原理
A.1064nm激光输出：
经过功率放大后的激光经过45°反射镜反射后，经过固定有1/2波片6的电磁阀，此时1/2波片6处于开启状态(振动方向未发生偏转)，随后经过偏振片3(偏振片3的角度与光的振动方向一致)，在经过分光镜11后进入输出窗口13，如图5所示；
功率放大后的激光→带有电磁阀(开启)的1/2波片8的→偏振片3→分光镜11→窗口13
B.532nm激光输出：
经过功率放大后的激光经过45°反射镜反射后，在经过固定有1/2波片6的电磁阀，此时1/2波片6处于关闭状态(振动方向偏转90°)，随后经过偏振片3后被反射(偏振片3的角度与光的振动方向垂直)，然后经过45°反射镜后再经过KTP晶体10的倍频，将部分1064nm的激光转换成532nm的激光，随后经过分光镜11(1064AR，532HR)后1064nm波长的激光透射进入吸收体，532nm波长的激光被反射，随后再次经过分光镜11(1064AR，532HR)的反射后进入窗口13实现532nm波长输出，如图6所示；
功率放大后的激光→带有电磁阀(关闭)的1/2波片8的→偏振片3→45°反射镜→KTP晶体10→分光镜11→分光镜11→窗口13
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种全固态双波长超快激光器，包括种子光源以及与所述种子光源相连接的多程放大模块和双波长切换模块，其特征在于：所述多程放大模块包括第一45°反射镜、第二45°反射镜、第三45°反射镜、第一偏振片、第一晶体、第二晶体、第三晶体、第四晶体、第一法拉第旋光器、第二法拉第旋光器、第三法拉第旋光器、第四法拉第旋光器、第一1/2波片、第一泵浦源和第二泵浦源，所述种子光源与所述第一偏振片相对设置，且所述第一偏振片、所述第一晶体、所述第一法拉第旋光器、所述第一1/2波片、所述第二晶体、所述第一45°反射镜、所述第二法拉第旋光器、所述第二45°反射镜、所述第三晶体、所述第三法拉第旋光器、所述第四晶体、所述第三45°反射镜和所述第四法拉第旋光器依次设置，并且所述第一晶体和所述第四晶体沿竖直方向间隔设置形成第一组晶体，所述第二晶体和所述第三晶体沿竖直方向间隔设置形成第二组晶体，所述第一组晶体和所述第二组晶体沿水平方向间隔设置，且所述第一晶体和所述第四晶体之间设置有所述第一泵浦源，所述第二晶体和所述第三晶体之间设置有所述第二泵浦源，所述第三45°反射镜与所述第一偏振片相对设置；
所述双波长切换模块包括第二1/2波片、第二偏振片、第五45°反射镜、KTP晶体、第一分光镜、第二分光镜、ABS吸收体、窗口，所述第二1/2波片上固定有电磁阀，外部控制电路通过所述电磁阀控制所述第二1/2波片实现双波长外部切换及控制，固定有电磁阀的所述第二1/2波片、所述第二偏振片、所述第五45°反射镜、所述KTP晶体、所述第一分光镜、所述第二分光镜和所述窗口依次设置，且所述第一分光镜后连接有所述ABS吸收体；并且，所述第一分光镜和所述第二分光镜沿竖直方向间隔设置，所述第二偏振片和所述第五45°反射镜沿竖直方向间隔设置，位于所述KTP晶体两侧的所述第五45°反射镜和所述第一分光镜沿水平方向间隔设置；
所述多程放大模块与所述双波长切换模块通过第四45°反射镜连接，所述第四45°反射镜位于所述多程放大模块中的所述第一偏振片远离所述第四法拉第旋光器的一侧。
2.根据权利要求1所述的全固态双波长超快激光器，其特征在于：所述第一泵浦源和所述第二泵浦源之间以及所述种子光源与所述第一泵浦源之间均设置有同步延时电路。
3.根据权利要求1所述的全固态双波长超快激光器，其特征在于：所述第一晶体、所述第二晶体、所述第三晶体和所述第四晶体均为Nd：Ce：YAG晶体。
4.一种如权利要求1-3任一项所述全固态双波长超快激光器的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：种子光源产生的激光经过第一偏振片后转换成有固定振动方向的偏振光，随后经过第一晶体的放大，经第一法拉第旋光器对偏振方向进行重新矫正，随后经过第一1/2波片后偏振角度变化90°，再次经过第二晶体放大，随后经过第一45°反射镜反射，再经过第二法拉第旋光器进行重新矫正，随后经过第二45°反射镜反射，再次经过第三晶体的放大，经第三法拉第旋光器进行重新矫正，随后再次经过第四晶体的放大，经过第三45°反射镜反射，经第四法拉第旋光器进行重新矫正后经过第一偏振片反射，重复上述过程直至光束完全穿过第一偏振片并且进入波长切换模块；
光束完全穿过第一偏振片后，经过位于所述多程放大模块和所述双波长切换模块之间的第四45°反射镜反射后，经过固定有第二1/2波片的电磁阀，此时第二1/2波片处于关闭状态，随后经过第二偏振片后被反射，然后经过第五45°反射镜后再经过KTP晶体的倍频，随后经过第一分光镜后的激光透射进入ABS吸收体，经过第一分光镜反射后的激光再次经过第二分光镜的反射后进入窗口实现输出。
5.根据权利要求4所述的全固态双波长超快激光器工作方法，其特征在于：所述第一分光镜和所述第二分光镜均为1064AR，532HR分光镜。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107863680A (zh) * 2017-12-29 2018-03-30 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种连续可调双波长激光输出装置
CN110854659B (zh) * 2019-09-30 2021-07-20 浙江法拉第激光科技有限公司 双频法拉第半导体激光器及其实现方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5268787A (en) * 1993-02-17 1993-12-07 Energy Compression Research Corp. Multiple-pass method and apparatus for laser amplification
US5361268A (en) * 1993-05-18 1994-11-01 Electro Scientific Industries, Inc. Switchable two-wavelength frequency-converting laser system and power control therefor
US5742634A (en) * 1994-08-24 1998-04-21 Imar Technology Co. Picosecond laser
US6016324A (en) * 1994-08-24 2000-01-18 Jmar Research, Inc. Short pulse laser system
CN1658449A (zh) * 2005-01-07 2005-08-24 清华大学 外腔式电控激光波长编码输出方法及其双波长激光器模块
CN102163794A (zh) * 2011-02-25 2011-08-24 天津梅曼激光技术有限公司 1064nm与355nm波长自由切换输出激光器
CN206401708U (zh) * 2017-02-08 2017-08-11 北京宏强富瑞技术有限公司 一种全固态双波长超快激光器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7796671B2 (en) * 2008-03-31 2010-09-14 Electro Scientific Industries, Inc. Multi-pass optical power amplifier

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5268787A (en) * 1993-02-17 1993-12-07 Energy Compression Research Corp. Multiple-pass method and apparatus for laser amplification
US5361268A (en) * 1993-05-18 1994-11-01 Electro Scientific Industries, Inc. Switchable two-wavelength frequency-converting laser system and power control therefor
US5742634A (en) * 1994-08-24 1998-04-21 Imar Technology Co. Picosecond laser
US6016324A (en) * 1994-08-24 2000-01-18 Jmar Research, Inc. Short pulse laser system
CN1658449A (zh) * 2005-01-07 2005-08-24 清华大学 外腔式电控激光波长编码输出方法及其双波长激光器模块
CN102163794A (zh) * 2011-02-25 2011-08-24 天津梅曼激光技术有限公司 1064nm与355nm波长自由切换输出激光器
CN206401708U (zh) * 2017-02-08 2017-08-11 北京宏强富瑞技术有限公司 一种全固态双波长超快激光器

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