CN111564752A - 一种755纳米皮秒脉冲固体激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种755纳米皮秒脉冲固体激光器，涉及光学技术领域，包括：泵浦源、倍频装置、可调衰减装置、泵浦光耦合装置、翠绿宝石固体激光增益介质、掺钕固体可饱和吸收体、激光腔镜片组。通过可调衰减装置控制泵浦激光的脉冲能量配合可饱和吸收体的调制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755纳米脉冲激光产生，实现了755纳米的百皮秒固体脉冲激光器的运转。

Description

一种755纳米皮秒脉冲固体激光器
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755纳米固体脉冲激光器。
背景技术
翠绿宝石激光器(Alexandrite laser)输出波长覆盖700-800纳米，人体的黑色素对这一波段吸收较1064纳米激光强，因此755纳米脉冲激光在激光医疗美容运用领域得到广泛的运用。市面上用于医疗美容的755纳米脉冲激光按照脉宽的长短分为三类：静态的激光，脉宽一般为微秒量级。由于作用时间较长，一般用于脱毛；调Q的激光，脉宽为纳秒量级，可用于祛斑治疗中，但激光与生物组织的作用仍停留在光热效应，治疗效果不明显；锁模激光，脉宽为百皮秒量级，可用于祛斑、祛除纹身等治疗中。由于较短的激光脉冲，激光与生物组织作为为光声效应，通过激光作用产生的声波震碎黑色素，具有更佳的治疗效果。相比于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，直接产生百皮秒脉冲激光的主要技术有两种：主动锁模技术、增益开关式微腔技术。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。增益开关式微腔技术利用较短的激光腔长并配合可饱和吸收体调制激光使其输出激光脉宽控制在百皮秒量级。
对于755纳米的皮秒脉冲激光，市面上仅有美国赛诺秀公司的Picosure产品。其采用主动锁模的方式产生百皮秒脉冲，之后通过再生放大和腔倒空技术放出200毫焦的755纳米激光脉冲，脉冲宽度在500-800皮秒范围。主动锁模技术、再生放大技术及腔倒空技术所需光学元件较为昂贵且控制电路较为复杂，导致该激光器成本较高。由于主动锁模技术需要较长的激光腔长，其激光器结构也较为复杂，容易失谐，为后期维护带来了很大的困难。而增益开关式微腔技术目前仅有1064纳米激光相关的产品，市面上暂无相关的755纳米皮秒激光产品，因此开发一套相关的产品具有较大的市场应用价值。
发明内容
本发明提供一种755纳米皮秒脉冲固体激光器，旨在解决将增益开关式微腔技术应用于755纳米激光的技术问题。
本发明提供的一种755纳米皮秒脉冲固体激光器，其特征在于，所述固体激光器包括：泵浦源、倍频装置、可调衰减装置、泵浦光耦合装置、翠绿宝石固体激光增益介质、掺钕固体可饱和吸收体、激光腔镜片组；其中，
所述泵浦源，用于将电能转换为基频1064纳米激光，并将基频激光输出至倍频装置；
所述倍频装置，用于将1064纳米的基频激光转换为增益介质所需的532纳米的泵浦激光，并将532纳米激光输出至可调衰减装置；
所述可调衰减装置，用于调节输出至泵浦光耦合装置的532纳米激光能量，通过控制泵浦源的脉冲能量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1064纳米脉冲激光产生；
所述泵浦光耦合装置，用于接收所述可调衰减装置调节后的泵浦光，并将所述泵浦光进行聚焦，以及输出至所述翠绿宝石固体激光增益介质；
所述翠绿宝石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；
所述掺钕固体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755纳米激光产生非线性可饱和吸收效应，调制产生百皮秒的激光脉冲；
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755纳米的激光进行反射，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755纳米激光透射输出。
本发明实施例提供的755纳米皮秒脉冲固体激光器，包含泵浦源为闪光灯泵浦掺钕激光器，倍频后的532纳米激光波长对应于翠绿宝石固体激光增益介质的吸收峰，通过可调衰减装置控制泵浦源的脉冲能量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755纳米脉冲激光产生，实现了755纳米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
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例提供的一种755纳米皮秒脉冲固体激光器结构示意图；
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755纳米皮秒脉冲固体激光器结构示意图，图1所示的皮秒脉冲固体激光器主要包括：泵浦源101、倍频装置102、可调衰减装置103、泵浦光耦合装置104、激光腔镜片组105和108、翠绿宝石固体激光增益介质106、掺钕固体可饱和吸收体107；其中，
泵浦源101，用于将电能转换为1064纳米的基频激光，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1064纳米脉冲激光产生
具体地，泵浦源101为闪光灯泵浦掺钕激光器。
具体地，泵浦源101输出波长范围为1064纳米。
具体地，泵浦源101的单脉冲能量大于2焦耳。
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。
倍频装置102，用于将1064纳米的基频激光转换为增益介质所需的532纳米的泵浦激光，并将532纳米激光输出至可调衰减装置103。
可调衰减装置103，用于调节输出至泵浦光耦合装置104的532纳米激光能量，通过控制泵浦源的脉冲能量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755纳米脉冲激光产生；
泵浦光耦合装置104，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。
固体激光增益介质106为翠绿宝石状固体激光增益介质，置于所述激光腔镜片组105和108内，用于接收经泵浦光耦合装置104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，翠绿宝石固体激光增益介质106置于所述激光腔镜片组105和108内，泵浦光耦合装置104一侧镀有755纳米和532纳米的双增透膜系，另一侧镀有532纳米全反755增透的双色膜系。
掺钕块状可饱和吸收体107用于对755纳米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，掺钕块状可饱和吸收体107为掺钕离子的钇铝石榴石、掺钕离子的玻璃、掺钕离子的陶瓷中的一种。
具体地，掺钕块状可饱和吸收体107置于所述激光增益介质106和腔镜片108之间，双侧镀有755纳米的增透膜系。
激光耦合输出镜片105与反射镜片108形成谐振腔，将755纳米的激光进行反射，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755纳米激光透射输出。
具体地，激光耦合输出镜片105与反射镜片108的类型为：平-平、平-凹、平-凸、凹-凸、凹-凹镜片中的任意一种。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种755纳米皮秒脉冲固体激光器，通过可调衰减装置103调节532nm的激光脉冲的能量，配合可饱和吸收体107的调制作用，从而实现了百皮秒755纳米固体脉冲激光输出。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。
以上为对本发明所提供的755纳米皮秒脉冲固体激光器的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种755纳米皮秒脉冲固体激光器，其特征在于，所述固体脉冲激光器包括：泵浦源、倍频装置、可调衰减装置、泵浦光耦合装置、翠绿宝石固体激光增益介质、掺钕固体可饱和吸收体、激光腔镜片组；其中，
所述泵浦源，用于将电能转换为基频1064纳米激光，并将基频激光输出至倍频装置；
所述倍频装置，用于将1064纳米的基频激光转换为增益介质所需的532纳米的泵浦激光，并将532纳米激光输出至可调衰减装置；
所述可调衰减装置，用于调节输出至泵浦光耦合装置的532纳米激光能量，通过控制泵浦源的脉冲能量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1064纳米脉冲激光产生
所述泵浦光耦合装置，用于接收所述可调衰减装置调节后的泵浦光，并将所述泵浦光进行聚焦，以及输出至所述翠绿宝石固体激光增益介质；
所述翠绿宝石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；
所述掺钕固体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755纳米激光产生非线性可饱和吸收效应，调制产生百皮秒的激光脉冲；
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755纳米的激光进行反射，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755纳米激光透射输出。
2.根据权利要求1所述的一种755纳米皮秒脉冲固体激光器，其特征在于，所述的泵浦源为闪光灯泵掺钕钇铝石榴石激光器，激光器输出波长为1064纳米。所述激光器输出单脉冲能量大于2焦耳，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。
3.根据权利要求1所述的一种755纳米皮秒脉冲固体激光器，其特征在于，所述倍频装置包含两套光束变换装置及一套KTP晶体，所述光束变换装置1将输入的1064纳米激光进行聚焦进入KTP晶体，之后光束变换装置2将输出的532纳米激光进行准直输出。
4.根据权利要求1所述的一种755纳米皮秒脉冲固体激光器，其特征在于，所述固体激光增益介质为棒状或者块状的翠绿宝石，所述翠绿宝石固体激光增益介质靠近泵浦光一侧镀有532纳米和755纳米的双增透膜系，另一侧镀有532纳米全反755增透的双色膜系。
5.根据权利要求1所述的一种755纳米皮秒脉冲固体激光器，其特征在于，所述掺钕固体可饱和吸收体为掺钕钇铝石榴石、掺钕玻璃、掺钕陶瓷中的一种，双侧镀有755纳米的增透膜系。
6.根据权利要求1所述的一种755纳米皮秒脉冲固体激光器，其特征在于，所述755纳米皮秒脉冲固体激光输出是输出755纳米激光脉冲宽度小于800皮秒，固体脉冲输出的单脉冲能量大于200微焦。
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