CN1140023C - 三波长飞秒激光器交叉泵浦分束定向装置 - Google Patents
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Abstract
该装置包括布氏弥散补偿棱镜P1、P2和P3、单孔光阑S1、双孔光阑S2及输出耦合器M4.1和M4.2等七个光学部件，它置于由折叠镜M1、M2、激光晶体Ti：s和反射镜M3、M5构成的谐振腔内，可将交叉泵浦光束产生的一路激光脉冲通过分束棱镜进行光谱展宽后，再通过光阑由输出耦合器发射出去，得到稳定的三波长飞秒激光输出。
Description
本发明内容属于固体飞秒激光器技术领域，涉及一种三波长超短脉冲激光器交叉泵浦分束定向装置的建立。
目前，多波长飞秒激光技术的发展几乎都依赖于对宽调谐固体激光材料的研究，以及在激光谐振腔中采用何种技术形成多色光路交叉锁模以稳定地产生多列激光脉冲序列，像掺钛兰宝石激光器、掺铬氟化铝锶锂激光器等都有从650nm至1000nm的很宽的调谐范围，产生波长在700nm至900nm的飞秒光脉冲。但随着科学技术的迅速发展，单脉冲序列的超短脉冲激光器在许多方面的应用受到了相当大的限制，甚至在一些交叉前沿学科领域中无能为力，如在多激发态光谱学、程控探测辐射与非辐射荧光动力学以及选择性生化反应等研究方面就需要有三波长甚至四波长独立调谐的超短脉冲激光器作为诊断手段，才能完成信息量的获得。现有的光学参量振荡器虽然可以产生双波长甚至三波长的光脉冲输出，但其结构庞大、造价高，又不能独立调谐，所以很难胜任对当前诸多学科课题的研究。
本发明的目的在于设计一种结构相对简单、造价低、可独立调谐以获得三波长飞秒光脉冲输出的三波长飞秒激光器交叉泵浦分束定向装置。
用于实现本发明目的的总体设计思路是：在掺钛兰宝石飞秒激光器的谐振腔内，利用弥散补偿棱镜将交叉泵浦光束产生的一路激光脉冲通过分束棱镜线进行光谱展宽，成为一按波长长短递减分布的带状光束，只要在输出端加以三狭缝，同时满足三光束振荡交叉锁模条件，即可得到三波长飞秒光脉冲输出。根据上述思路而设计的技术装置的结构特征是：在由两只凹面反射折叠镜、一块内置钛宝石激光晶体和两只反射镜构成的X型或Z型激光谐振腔内置有三块布氏弥散补偿棱镜、一块单孔光阑、一块双孔光阑以及两只光透过率为2～3％的输出耦合器，三块布氏棱镜中的第一块为分束展宽光谱棱镜，它置于由后折叠镜光射至一块反射镜的反射光路上，由该布氏棱镜分束传播出的一束非宽带光束和一束宽带光谱束分别射至另两块布氏棱镜上，由非宽带光束布氏棱镜传播出的光束经单孔光阑射至一只输出耦合器上，由展宽光束布氏棱镜传播出的光束经双孔光阑射至另一只输出耦合器上。
以下将结合文后附图对本发明内容作进一步说明，该附图为本发明所述装置的光学结构原理图。
参见附图，本发明所述三波长飞秒激光器交叉泵浦分束定向装置包括布氏弥散补偿棱镜P1、P2和P3、单孔光阑S1、双孔光阑S2以及输出耦合器M4.1和M4.2等七个光学部件，其中棱镜P1分别与另两块棱镜P2和P3组成弥散补偿同步三个波长脉冲棱镜序列，它们均由SF10玻璃材料或石英材料制成，输出耦合器M4.1和M4.2为由K9玻璃或石英玻璃加工制成的镜体，其上镀有透过率为2～3％的激光硬膜。实施中，将该装置置于一般的由凹面反射折叠镜M1、M2、钛宝石激光晶体Ti：s和反射镜M3、M5构成的X型或Z型激光谐振腔内，经过准直调节，即成为三波长飞秒激光器。其工作原理是：用双束氩激光交叉泵浦(Rump beams)，经透镜L聚焦进钛宝石激光晶体Ti：s内，晶体发射出的荧光经折叠镜M1、M2收集，分别反射到反射镜M3、M5上，经M3射的激光束传播到布氏棱镜P1上，泵浦光束1的谐振腔存在的荧光由P1传播到P2，继而通过单孔光阑S1，由输出耦合器M4.1有2～3％的光输出，其余在谐振腔内反射增益振荡；泵浦光束2的谐振腔存在的荧光由P1展宽光谱，传播到P3成为带状光束，再分别经双孔光阑S2的两个小孔，由输出耦合器M4.2有2～3％的光输出，其余在谐振腔内反射增益振荡。这样在腔内净增益为0的状态下，就会得到稳定的三波长飞秒激光输出。
将本发明所述的三波长飞秒激光器交叉泵浦分束定向装置放于谐振腔中，激光器其它元件的选择与使用应根据需求和腔型结构而异，只要在腔内进行增益分配，即通过改变两束泵浦光的强度比例并进行腔内弥散补偿，使两个谐振腔的腔长相等，就会获得满意的三波长飞秒激光器运转，该激光器可产生小于40fs的中心波长处于750nm到850nm的光脉冲。
Claims (2)
1、一种三波长飞秒激光器交叉泵浦分束定向装置，其特征是在由两只凹面反射折叠镜(M1、M2)、一块内置钛宝石激光晶体(Ti：s)和两只反射镜(M3、M5)构成的X型或Z型激光谐振腔内置有三块布氏弥散补偿棱镜(P1、P2、P3)、一块单孔光阑(S1)、一块双孔光阑(S2)以及两只光透过率为2～3％的输出耦合器(M4.1、M4.2)，其中：一块布氏棱镜(P1)为分束展宽光谱棱镜，它置于由折叠镜(M2)光射至反射镜(M3)的反射光路上，由该布氏棱镜(P1)分束传播出的一束非宽带光束和一束宽带光谱束分别射至另两块布氏棱镜(P2、P3)上，由非宽带光束布氏棱镜(P2)传出的光束经单孔光阑(S1)射至一只输出耦合器(M4.1)上，由展宽光束布氏棱镜(P3)传出的光束经双孔光阑(S1)射至另一只输出耦合器(M4.2)上。
2、如权利要求1所述的交叉泵浦分束定向装置，其特征在于三块布氏弥散补偿棱镜(P1、P2、P3)均由SF10玻璃材料或石英材料制成，输出耦合器(M4.1、M4.2)为由K9玻璃或石英玻璃加工制成的镜体，其上镀有透过率为2～3％的激光硬膜。
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