CN111478166A - 一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器 - Google Patents

一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN111478166A
CN111478166A CN202010317769.1A CN202010317769A CN111478166A CN 111478166 A CN111478166 A CN 111478166A CN 202010317769 A CN202010317769 A CN 202010317769A CN 111478166 A CN111478166 A CN 111478166A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
pulse
solid
output
pump light
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.)
Pending
Application number
CN202010317769.1A
Other languages
English (en)
Inventor
纳全新
杨经纬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weida Xingchen Shenzhen Technology Co ltd
Original Assignee
Weida Xingchen Shenzhen Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weida Xingchen Shenzhen Technology Co ltd filed Critical Weida Xingchen Shenzhen Technology Co ltd
Priority to CN202010317769.1A priority Critical patent/CN111478166A/zh
Publication of CN111478166A publication Critical patent/CN111478166A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/0915Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
    • H01S3/092Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/0915Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
    • H01S3/092Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp
    • H01S3/093Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp focusing or directing the excitation energy into the active medium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16Solid materials
    • H01S3/1601Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1611Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth neodymium
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00315Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00452Skin
    • A61B2018/00458Deeper parts of the skin, e.g. treatment of vascular disorders or port wine stains

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供了本发明提供一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器,包括:泵浦源、泵浦光耦合装置、掺钕块状固体激光增益介质、掺铬块状可饱和吸收体、激光腔镜片组。泵浦源为闪光灯泵浦长脉冲翠绿宝石激光器;泵浦光耦合装置,用于接收泵浦源发射的光,并将泵浦光进行整形扩束,最后聚焦至激光晶体中;掺钕块状固体激光增益介质用于接收泵浦光,并在泵浦光激励下产生激光输出所需的上能级反转粒子数;掺铬块状可饱和吸收体用于对1064nm激光产生非线性可饱和吸收效应,调制产生百皮秒级的高能激光脉冲;激光腔镜片组包含激光耦合输出镜与激光反射镜,构成了一个激光谐振腔。本发明的有益效果在于:实现了1064nm的百皮秒级固体脉冲激光器的运转。

Description

一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器
技术领域
本发明属于光学技术领域,尤其涉及一种发射激光脉宽为百皮秒的高能量1064nm固体脉冲激光器。
背景技术
1064nm脉冲激光在激光医疗美容运用领域有着明显的优势,可有效祛除黑色或暗蓝色的纹身或色斑。同时,通过倍频后的532nm脉冲激光可以更高效的祛除红色的纹身或色斑。百皮秒脉冲激光比纳秒的脉冲激光作用深度大,且作用时间短,其治疗效果好且减小了受治疗者的痛苦。目前,直接产生百皮秒1064nm固体脉冲激光的主要方法有两种:主动锁模掺钕固体激光器、增益开关式掺钕固体激光器。其中,主动锁模掺钕固体激光器的通过加入主动锁模元件可将输出激光的脉冲宽度控制在百皮秒量级。增益开关式掺钕固体激光器利用脉冲泵浦激光泵浦掺铷固体激光增益介质,通过控制泵浦光的能量和脉宽,并配合可饱和吸收体调制激光使其输出1064nm的激光脉宽控制在百皮秒量级。
但是,主动锁模掺钕固体激光器的主动锁模元件一般较为昂贵,输出的激光重复频率为兆赫兹量级,且当脉冲能量较低并不适用于医疗美容的运用。而增益开关式掺钕固体激光器由于目前常用泵浦源半导体激光器的峰值功率较低,使得百皮秒1064微米的激光输出能量限制在1毫焦以下且光束质量较差。以上缺陷,导致直接产生百皮秒1064nm固体脉冲激光器能量较低。
发明内容
本发明提供一种高能量的百皮秒1064nm固体脉冲激光器,旨在解决增益开关式掺钕固体脉冲激光器难以获得高能量输出的问题。
本发明提供的一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器,所述固体激光器包括:泵浦源、泵浦光耦合装置、激光腔镜片组、掺钕块状固体激光增益介质、掺铬块状可饱和吸收体;其中,
所述泵浦源,用于将电能转换为增益介质所需的泵浦激光能量,并将泵浦激光输出至泵浦光耦合装置,同时通过控制泵浦源的脉冲能量、脉宽参数使得每次泵浦脉冲泵浦后谐振腔内仅有一个百皮秒量级的1064nm脉冲激光产生;
所述泵浦光耦合装置,用于接收所述泵浦源发射的泵浦光,并将所述泵浦光进行聚焦,以及输出至所述掺钕块状固体激光增益介质;
所述掺钕块状固体激光增益介质置于所述腔内镜片组构成的激光谐振腔内,用于接收泵浦光,并在所述泵浦光的激励下产生激光输出所需的反转粒子数;
所述掺铬块状可饱和吸收体置于所述腔内镜片组构成的激光谐振腔内,位于增益介质之后,用于对1064nm激光产生非线性可饱和吸收效应,调制产生百皮秒的高能激光脉冲;
所述激光腔镜片组包含激光耦合输出镜与激光反射镜,这些镜片形成谐振腔,将1064nm的激光进行反射,使得激光在谐振腔内进行连续往返,激光耦合输出镜将激光腔内部分1064nm激光透射输出。
本发明实施例提供的高能量百皮秒1064nm固体脉冲激光器,包含泵浦源为闪光灯泵浦翠绿宝石激光器,发射波长对应于掺钕块状固体激光增益介质的吸收峰,通过控制泵浦源的脉冲能量、脉宽使得每次泵浦脉冲泵浦后谐振腔内仅有一个百皮秒量级的1064nm脉冲激光产生,实现了1064nm的百皮秒固体脉冲激光器的运转,可以应用在激光医疗领域。
附图说明
图1是本发明实施例提供的固体脉冲激光器结构示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,图1为本发明实施例提供的高能量百皮秒1064nm固体脉冲激光器结构示意图,图1所示的固体脉冲激光器主要包括:泵浦源101、泵浦光耦合装置102、激光腔镜片组103和106、掺铥块状固体激光增益介质104、掺铬块状可饱和吸收体105;其中,
泵浦源101,用于将电能转换为增益介质所需的泵浦激光能量,并将泵浦激光输出至泵浦光耦合装置102,同时通过控制泵浦源的脉冲能量、脉宽参数使得每次泵浦脉冲泵浦后谐振腔内仅有一个百皮秒量级的1064nm脉冲激光产生。
具体地,泵浦源101为闪光灯泵浦翠绿宝石激光器。
具体地,泵浦源101输出波长范围为740-760nm。
具体地,泵浦源101的单脉冲能量可控范围为100-500毫焦。
具体地,泵浦源101单脉冲宽度可控范围为100-300微秒。
具体地,泵浦源101脉冲重复频率可控范围为1-10赫兹。
泵浦光耦合装置102,用于接收泵浦源101发射的泵浦光,并将该泵浦光光进行聚焦,以及输出至掺钕块状固体激光增益介质104。
块状固体激光增益介质104掺铥块状固体激光增益介质置于所述激光腔镜片组103和106内,用于接收经泵浦光耦合装置102的泵浦光,并在所述泵浦光的激励下产生激光输出所需的反转粒子数。
具体地,掺铥块状固体激光增益介质104为所述掺钕块状固体激光增益介质为掺钕的玻璃、掺钕的晶体或掺钕的陶瓷中的任意一种。
具体地,掺钕块状固体激光增益介质104置于所述激光腔镜片组103和106内,靠近泵浦源101一侧镀有750nm和1064nm的双增透膜系,另一侧镀有750nm全反1064增透的双色膜系。
掺铬块状可饱和吸收体105用于对1064nm激光产生非线性可饱和吸收效应,调制产生百皮秒的高能激光脉冲。
具体地,掺铬块状可饱和吸收体105为掺四价铬离子的钇铝石榴石。
具体地,掺铬块状可饱和吸收体105置于所述激光增益介质104和腔镜片106之间,双侧镀有1064nm的增透膜系。
激光耦合输出镜片106与反射镜片103形成谐振腔,将1064nm的激光进行反射,使得激光在谐振腔内进行连续往返,激光耦合输出镜将激光腔内部分1064nm激光透射输出。
具体地,激光耦合输出镜片106与反射镜片103的类型为:平-平、平-凹、平-凸、凹-凸、凹-凹镜片中的任意一种。
具体地,1064nm的光在激光耦合输出镜片106与反射镜片103形成谐振腔内往返一周后,所经受的总反射率不高于80%。
需要说明的是,本发明实施例提供的高能量百皮秒1064nm固体脉冲激光器,通过控制泵浦源101的泵浦脉冲的能量和脉宽,配合可饱和吸收体105的调制作用,从而实现了高能量的百皮秒1064nm固体脉冲激光输出。该固体脉冲激光器能量高且结构简单易于实现,具有较大了优势。
以上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 (10)

1.一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器,其特征在于,所述固体脉冲激光器包括:泵浦源、泵浦光耦合装置、激光腔镜片组、掺钕块状固体激光增益介质、掺铬块状可饱和吸收体;其中,
所述泵浦源,用于将电能转换为增益介质所需的泵浦激光能量,并将泵浦激光输出至泵浦光耦合装置,同时通过控制泵浦源的脉冲能量、脉宽参数使得每次泵浦脉冲泵浦后谐振腔内仅有一个百皮秒量级的1064nm脉冲激光产生;
所述泵浦光耦合装置,用于接收所述泵浦源发射的泵浦光,并将所述泵浦光进行聚焦,以及输出至所述掺钕块状固体激光增益介质;
所述掺钕块状固体激光增益介质置于所述腔内镜片组构成的激光谐振腔内,用于接收泵浦光,并在所述泵浦光的激励下产生激光输出所需的反转粒子数;
所述掺铬块状可饱和吸收体置于所述腔内镜片组构成的激光谐振腔内,位于增益介质之后,用于对1064nm激光产生非线性可饱和吸收效应,调制产生百皮秒的高能激光脉冲;
所述激光腔镜片组包含激光耦合输出镜与激光反射镜,这些镜片形成谐振腔,将1064nm的激光进行反射,使得激光在谐振腔内进行连续往返,激光耦合输出镜将激光腔内部分1064nm激光透射输出。
2.根据权利要求1所述的固体脉冲激光器,其特征在于,所述激光腔镜片组包括:激光耦合输出镜、反射镜;激光耦合输出镜,反射镜可以用来作为泵浦光耦合输入镜。
3.根据权利要求2所述的固体脉冲激光器,其特征在于,所述激光腔镜片组的镜片组合的类型为:平-平、平-凹、平-凸、凹-凸、凹-凹镜片中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的固体脉冲激光器,其特征在于,所述谐振腔中,1064nm的光在谐振腔内往返一周后,光所经受的总反射率不高于80%。
5.根据权利要求1所述的固体脉冲激光器,其特征在于,所述泵浦源为闪光灯泵浦翠绿宝石激光器。
6.根据权利要求1所述的固体脉冲激光器,其特征在于,所述激光器输出波长范围为740-760nm;所述激光器输出单脉冲能量可控范围为100-500毫焦;所述激光器输出单脉冲宽度可控范围为100-300微秒;所述激光器的脉冲重复频率可控范围为1-10赫兹。
7.根据权利要求1所述的固体脉冲激光器,其特征在于,所述掺钕块状固体激光增益介质为掺钕的玻璃、掺钕的晶体或掺钕的陶瓷中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的固体脉冲激光器,其特征在于,所述掺钕块状固体激光增益介质靠近泵浦光一侧镀有750nm和1064nm的双增透膜系,另一侧镀有750nm全反1064增透的双色膜系。
9.根据权利要求1所述的固体脉冲激光器,其特征在于,所述激光器的固体脉冲输出指的是输出1064nm激光脉冲宽度小于800皮秒。
10.根据权利要求1所述的固体脉冲激光器,其特征在于,所述激光器的固体脉冲输出的单脉冲能量大于1毫焦。
CN202010317769.1A 2020-04-21 2020-04-21 一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器 Pending CN111478166A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010317769.1A CN111478166A (zh) 2020-04-21 2020-04-21 一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010317769.1A CN111478166A (zh) 2020-04-21 2020-04-21 一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111478166A true CN111478166A (zh) 2020-07-31

Family

ID=71755523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010317769.1A Pending CN111478166A (zh) 2020-04-21 2020-04-21 一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111478166A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5394413A (en) * 1994-02-08 1995-02-28 Massachusetts Institute Of Technology Passively Q-switched picosecond microlaser
US20030138005A1 (en) * 2001-12-25 2003-07-24 Hamamatsu Photonics K.K. Laser light source
CN102244355A (zh) * 2011-06-13 2011-11-16 武汉安扬激光技术有限责任公司 脉宽可调的增益开关型皮秒脉冲种子源
CN102684061A (zh) * 2012-05-08 2012-09-19 山东大学 一种稳定脉冲能量的全固态角动量可调谐激光器
US20160294152A1 (en) * 2013-11-28 2016-10-06 Candela Corporation Laser Systems And Related Methods
US20190393668A1 (en) * 2018-06-22 2019-12-26 Candela Corporation Handpiece With A Microchip Laser
US20200038677A1 (en) * 2018-08-02 2020-02-06 Candela Corporation Laser System For Skin Treatment

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5394413A (en) * 1994-02-08 1995-02-28 Massachusetts Institute Of Technology Passively Q-switched picosecond microlaser
US20030138005A1 (en) * 2001-12-25 2003-07-24 Hamamatsu Photonics K.K. Laser light source
CN102244355A (zh) * 2011-06-13 2011-11-16 武汉安扬激光技术有限责任公司 脉宽可调的增益开关型皮秒脉冲种子源
CN102684061A (zh) * 2012-05-08 2012-09-19 山东大学 一种稳定脉冲能量的全固态角动量可调谐激光器
US20160294152A1 (en) * 2013-11-28 2016-10-06 Candela Corporation Laser Systems And Related Methods
US20190393668A1 (en) * 2018-06-22 2019-12-26 Candela Corporation Handpiece With A Microchip Laser
US20200038677A1 (en) * 2018-08-02 2020-02-06 Candela Corporation Laser System For Skin Treatment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11446086B2 (en) Picosecond optical radiation systems and methods of use
EP0744089B1 (en) Passively q-switched picosecond microlaser
US5381431A (en) Picosecond Q-switched microlasers
CN110932075B (zh) 一种双波长脉冲对激光输出方法及激光器
CN109687266A (zh) 一种高峰值功率2.79微米铒激光器
CN112003118B (zh) 222nm波长深紫外脉冲激光源
CN111564752A (zh) 一种755纳米皮秒脉冲固体激光器
CN111262120A (zh) 一种基于掺Nd3+陶瓷光纤的1.8微米波段脉冲激光产生方法
CN111478166A (zh) 一种高能量皮秒级输出的固体脉冲激光器
CN211063042U (zh) 一种减缓高功率脉冲光学参量振荡器走离热效应的装置
CN109149351B (zh) 调q激光器
Donin et al. Q-switching and mode-locking in a diode-pumped frequency-doubled Nd: YAG laser
CN112636146A (zh) 一种高功率锁模碟片激光器
CN111916987A (zh) 高效率的固体紫外激光器
CN112688151A (zh) 一种266nm深紫外固体激光器
US10153609B2 (en) GaN pumped ruby laser
JP2021522677A (ja) 不安定光共振器レイアウト内の出力ビームの成形された強度プロフィールを提供するレーザーシステム及びその方法
Kisel et al. Efficient self-frequency Raman conversion in a passively Q-switched diode-pumped Yb: KGd (WO4) 2 laser
CN109861070A (zh) 一种激光发生装置
CN213636602U (zh) 一种侧面泵浦高功率全固态皮秒紫外激光器
CN113675721B (zh) 一种基于激光照射产生宽波段白光的光源系统
CN210723683U (zh) 基于Nd:LaMgAl11O19混晶的被动调Q激光器
CN213989551U (zh) 一种使用光控开关的调q微片激光器
CN108683061B (zh) 一种自调制的双波长全光纤脉冲激光器
Kuper et al. Green pumped alexandrite lasers

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200731