CN115000793A - 抑制受激拉曼散射的超快固体激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，属于激光技术领域，超快固体激光器包括光分离单元、以及多级放大结构和/或多程放大结构，光分离单元位于多级放大结构中和/或多程放大结构中，光分离单元用于对接收到的包括拉曼光的超快激光进行分离，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光，或者输出滤除拉曼光后的超快激光。本发明在超快固体激光器的多级放大结构中和/或多程放大结构中设光分离单元，通过光分离单元对包括拉曼光的超快激光进行分离，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光，或输出滤除拉曼光的超快激光，使超快激光和拉曼光分离，阻止拉曼光随超快激光的传输，从而达到有效抑制超快固体激光器中受激拉曼散射产生的拉曼光。

Description

抑制受激拉曼散射的超快固体激光器
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器。
背景技术
超快激光是激光领域重要的发展方向之一，超快激光产生的超短脉冲与材料相互作用时间极短，在加工过程中很大程度上避免对分子热运动的影响，不会给周围材料带来热影响，也被称为激光冷加工技术，在玻璃陶瓷等薄板的切割、打孔等精密微细加工方面有着显著优势。目前大能量超快激光的实现是皮秒种子源在大能量泵浦光的作用下对激光工作物质进行泵浦耦合放大，层层传递至下一级泵浦放大结构，即多级放大结构；或者在同一泵浦放大结构中利用光学元器件改变光路折返实现多次放大，即多程放大结构；或者两者结合即多级多程放大结构，最终实现大能量超快激光的输出。钒酸钇（YVO4）掺杂晶体由于其受激发射面大、吸收带宽比较宽、吸收系数高及线偏振输出等优点，而被广泛应用于固体激光器领域。但与此同时，钒酸钇（YVO4）掺杂晶体在1μｍ附近的拉曼增益系数超过4.5cm/GW，当激光峰值功率密度超过受激拉曼散射能量阈值，极易产生受激拉曼散射（StimulatedRaman scattering，SRS）现象，SRS产生的斯托克斯光（拉曼光）具有相干性及非线性放大特性，会跟随激光进行多次非线性放大，因此，受激拉曼散射在快速损耗超快激光能量的同时还会严重影响光束质量，对大能量超快激光的输出产生极大地不利影响。而且SRS还具有阈值性，即入射激光超过一定阈值后，拉曼光的强度和相干性及方向性也会有明显提高；同时SRS也存在高阶特性，在增强入射光强度时，会产生高阶拉曼光即高阶斯托克斯光。
现有技术中，对SRS的抑制方法主要是激光在光纤长距离传输过程中，通过改变光纤纤芯的波导结构提高SRS产生的斯托克斯拉曼光的损耗。
但上述现有技术，只对激光在光纤长距离传输过程中抑制SRS具有一定作用，无法应用于不具有波导结构的大能量超快固体激光器中。
发明内容
本发明提供一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，用以解决现有技术中SRS的抑制方法无法应用于大能量超快激光器中的缺陷。
本发明提供一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，所述超快固体激光器包括多级放大结构和/或多程放大结构，所述超快固体激光器还包括光分离单元，所述光分离单元位于所述多级放大结构中和/或所述多程放大结构中；
所述光分离单元，用于对接收到的包括拉曼光的超快激光进行分离，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光，或者输出滤除拉曼光后的超快激光。
根据本发明提供的一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器,所述多级放大结构包括至少两个单级放大结构；
在所述超快固体激光器包括多级放大结构的情况下，所述光分离单元包括衍射器件；所述衍射器件设置在相邻两个单级放大结构之间；
所述衍射器件，用于基于衍射波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行衍射，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光；所述衍射波长与所述超快激光的波长相同或者与所述拉曼光的波长相同。
根据本发明提供的一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器,所述多级放大结构包括至少两个单级放大结构，每个单级放大结构包括晶体；
在所述超快固体激光器包括多级放大结构的情况下，所述光分离单元包括滤波器件，所述滤波器件设置在所述晶体的出射面上或位于所述晶体的出射光路上；所述滤波器件的中心波长小于或等于所述超快激光的波长；
所述滤波器件，用于基于所述中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行滤波，输出滤除拉曼光后的超快激光。
根据本发明提供的一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器,所述光分离单元为所述多级放大结构和/或多程放大结构中的晶体；
所述晶体的入射面与出射面形成的夹角或者所述晶体的入射面与出射面延伸后形成的夹角包括布儒斯特角，所述布儒斯特角与所述超快激光的波长对应。
根据本发明提供的一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，所述多程放大结构包括晶体和至少一个反射镜；
在所述超快固体激光器包括多程放大结构的情况下，所述光分离单元包括滤波器件，所述滤波器件位于所述晶体和所述反射镜之间；所述滤波器件的中心波长小于或等于所述超快激光的波长；
所述滤波器件，用于基于所述中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行滤波，输出滤除拉曼光的超快激光。
根据本发明提供的一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，所述滤波器件位于所述晶体和所述反射镜之间包括以下至少一项：
所述滤波器件设置在所述晶体的出射面上；
所述滤波器件设置在所述反射镜的入射面上；
所述滤波器件设置在所述晶体与所述反射镜之间的传输光路上。
根据本发明提供的一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，所述多级放大结构包括至少两个单级放大结构；所述多程放大结构包括晶体和至少一个反射镜；
在所述超快固体激光器包括多级放大结构和多程放大结构的情况下，所述光分离单元包括衍射器件和/或滤波器件；
在所述光分离单元包括衍射器件的情况下，所述衍射器件设置在相邻两个单级放大结构之间，用于基于衍射波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行衍射，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光；
在所述光分离单元包括滤波器件的情况下，所述滤波器件位于所述晶体和所述反射镜之间，用于基于中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行滤波，输出滤除拉曼光的超快激光；
在所述光分离单元包括衍射器件和滤波器件的情况下，所述衍射器件设置在相邻两个单级放大结构之间，用于基于衍射波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行衍射，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光；所述滤波器件设置在所述晶体和所述反射镜之间，用于基于中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行滤波，输出滤除拉曼光的超快激光；
所述衍射波长与所述超快激光的波长相同或者与所述拉曼光的波长相同；所述中心波长小于或等于所述超快激光的波长。
根据本发明提供的一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器,在所述光分离单元包括滤波器件的情况下，所述滤波器件包括带通滤波片。
根据本发明提供的一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器,在所述光分离单元包括衍射器件的情况下，所述衍射器件至少包括以下之一：多层电介质光栅、声光偏转器和体布拉格光栅。
根据本发明提供的一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器,所述超快固体激光器还包括光学陷阱，所述光学陷阱设置在所述光分离单元输出拉曼光的传输光路上；
所述光学陷阱，用于接收所述光分离单元输出的拉曼光。
本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，在超快固体激光器的多级放大结构中和/或多程放大结构中设光分离单元，通过光分离单元对包括拉曼光的超快激光进行分离，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光，或者输出滤除拉曼光后的超快激光，使超快激光和拉曼光分离，阻止拉曼光随超快激光的传输，从而达到有效抑制大能量（包括多级放大结构和/或多程放大结构的）超快固体激光器中的受激拉曼散射产生的拉曼光。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器的结构示意图之一；
图2是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器的结构示意图之二；
图3是本发明提供的声光偏转器或体布拉格光栅的衍射效率随波长偏离的示意图；
图4是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器的结构示意图之三；
图5是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器中晶体的结构示意图；
图6是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器的结构示意图之四；
图7是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器中带通滤波片的光谱示意图；
图8本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器的结构示意图之五。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
下面结合图1-图8描述本发明的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器。
图1是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器的结构示意图之一，如图1所示，该抑制受激拉曼散射的超快固体激光器包括光分离单元102、以及多级放大结构和/或多程放大结构，所述光分离单元102位于所述多级放大结构中和/或所述多程放大结构中。
所述光分离单元102，用于对接收到的包括拉曼光的超快激光101进行分离，输出光传输方向不同的超快激光103和拉曼光104，或者输出滤除拉曼光104的超快激光103。
其中，超快固体激光器出射的激光为超快激光，该超快激光是指脉宽在100皮秒以下的激光。
示例地，在超快固体激光器需要输出大能量超快激光时，超快固体激光器可仅包括多级放大结构，或者可仅包括多程放大结构，或者可同时包括多级放大结构和多程放大结构，多级放大结构和多程放大结构的结合可形成多级多程放大结构；在超快固体激光器产生大能量超快激光的同时，极易产生受激拉曼散射（SRS）现象，而影响超快激光的泵浦效率和超快激光的光束质量等。所以，为了抑制受激拉曼散射现象，本发明在超快固体激光器中设置光分离单元102，以实现超快激光103和拉曼光104的分离，阻止受激拉曼散射产生的拉曼光104随超快激光103的传输。
具体地，在超快固体激光器仅包括多级放大结构时，光分离单元102位于多级放大结构中；在超快固体激光器仅包括多程放大结构，光分离单元102位于多程放大结构中；在超快固体激光器同时包括多级放大结构和多程放大结构时，可仅在多级放大结构中设光分离单元102，也可仅在多程放大结构中设光分离单元102，还可以在多级放大结构和多程放大结构中均设光分离单元102。
示例地，光分离单元102，可以是基于超快激光103和拉曼光104波长不同的特点，利用光学器件将超快激光103和拉曼光104分离，阻止拉曼光104随超快激光103继续传输；还可以是利用光在晶体中的折射特性，对超快固体激光器中的晶体结构进行设计，以使包括拉曼光的超快激光101经晶体后，使超快激光103和拉曼光104的出射方向不同，实现超快激光103和拉曼光104的分离；还可以是通过镀膜滤波的方法，输出滤除拉曼光104后的超快激光103，具体的，可在光路传输过程中只让超快激光103通过，从而滤掉不需要的拉曼光104，或者只让拉曼光104通过，而将未通过的滤除拉曼光104的超快激光103输出。
本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，在超快固体激光器的多级放大结构中和/或多程放大结构中设光分离单元102，通过光分离单元102对包括拉曼光的超快激光101进行分离，输出光传输方向不同的超快激光103和拉曼光104，或者输出滤除拉曼光104后的超快激光103，使超快激光103和拉曼光104分离，阻止拉曼光104随超快激光103的传输，从而有效抑制大能量（包括多级放大结构和/或多程放大结构的）固体激光器中的受激拉曼散射产生的拉曼光104。
可选地，图2是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器的结构示意图之二，如图2所示，所述多级放大结构包括至少两个单级放大结构201；在所述超快固体激光器包括多级放大结构的情况下，所述光分离单元102包括衍射器件202；所述衍射器件202设置在相邻两个单级放大结构201之间。
所述衍射器件202，用于基于衍射波长对接收到的包括拉曼光的超快激光101进行衍射，输出光传输方向不同的超快激光103和拉曼光104；所述衍射波长与所述超快激光103的波长相同或者与所述拉曼光104的波长相同。
示例地，在超快固体激光器包括多级放大结构时，多级放大结构包括多个单级放大结构201，由于相邻单级放大结构201与单级放大结构201之间光程长的特点，可在相邻单级放大结构201与单级放大结构201之间增加衍射器件202，利用衍射器件202对超快激光103和拉曼光104的衍射作用的不同，将超快激光103和拉曼光104分离，输出光传输方向不同的超快激光103和拉曼光104，阻止拉曼光104随超快激光103继续传输，从而达到抑制受激拉曼散射。图2中，示出多级放大结构包括两个单级放大结构201，该两个单级放大结构201之间设置一个衍射器件202。
需要说明的是，由于超快激光103和拉曼光104的波长比较接近，衍射器件202对超快激光103或拉曼光104的衍射效率可能无法达到100%，因此，可以在相邻两个单级放大结构201之间设置多个衍射器件202，实现超快激光103和拉曼光104更好的分离效果，以提高超快固体激光器输出的超快激光103的质量。
需要说明的是，相邻两个单级放大结构201之间衍射器件202的数量越多，会使超快固体激光器输出的超快激光103的质量越好，但会使输出的超快激光103的能量降低，因此，衍射器件202的数量可根据超快固体激光器输出超快激光103的要求进行合理设计，比如，在超快固体激光器输出的超快激光103对能量的要求高于质量的要求时，可以在相邻两个单级放大结构201之间设置一个衍射器件202；在超快固体激光器输出的超快激光103对质量的要求高于能量的要求时，可以在相邻两个单级放大结构201之间设置多个衍射器件202。
需要说明的是，在多级放大结构包括三个及以上的单级放大结构201时，不同相邻两个单级放大结构201之间的衍射器件202的数量可以相同，也可以不同。
示例地，以超快固体激光器为红外固体激光器为例，该红外固体激光器的超快激光103波长为1064nm，红外固体激光器的增益介质（晶体501）可为钒酸钇晶体（YVO4晶体），该YVO4晶体在1064nm波长的超快激光103下因受激拉曼散射（SRS）产生一阶斯托克斯光（拉曼光104）的波长为1175nm ，由于受激拉曼散射（SRS）具有高阶特性，即当超快激光103能量突破一定能量阈值，还会产生波长更长的高阶的斯托克斯光。所以，可以利用超快激光103（波长为1064nm）和拉曼光104（波长为1175nm）波长不同的特点，可将衍射器件202的衍射波长设计为与超快激光103的波长相同，则在包括拉曼光的超快激光101通过衍射器件202后，超快激光103会发生偏转而拉曼光104不发生偏转，从而输出光传输方向不同的超快激光103和拉曼光104，实现将超快激光103和拉曼光104分离；也可将衍射器件202的衍射波长设计为与拉曼光104的波长相同，则在包括拉曼光的超快激光101通过衍射器件202后，拉曼光104会发生偏转而超快激光103不发生偏转，从而输出光传输方向不同的超快激光103和拉曼光104，实现将超快激光103和拉曼光104分离，阻止拉曼光104随超快激光103继续传输，达到抑制受激拉曼散射。
进一步地，所述衍射器件202至少包括以下之一：多层电介质光栅（Multi-layerdielectric gratings，MLD）、声光偏转器和体布拉格光栅（Volume Bragg Grating，VBG）。
其中，对于多层电介质光栅，通常衍射带宽只有十几纳米，根据多层电介质光栅的衍射效率随波长和入射角的变化关系，采用0°入射，对波长1064nm的超快激光103有着近99%的衍射效率，衍射之后会存在衍射角度发生偏转，而对于波长1175nm的拉曼光104及波长更长的拉曼光衍射效率极低，基本不会发生衍射，从而不会发生偏转直接从光栅传输，所以包括拉曼光的超快激光101通过多层电介质光栅后，超快激光103发生偏转而拉曼光104不发生偏转，实现波长为1175nm的拉曼光104和波长为1064nm的超快激光103分开。
其中，对于声光偏转器和体布拉格光栅，图3是本发明提供的声光偏转器或体布拉格光栅的衍射效率随波长偏离的示意图，如图3所示，选定声光偏转器和体布拉格光栅的衍射波长为1064nm，那么通过声光偏转器和体布拉格光栅的包括拉曼光的超快激光101中，波长为1064nm的超快激光103会发生衍射偏转，而其他波长的光（波长为1175nm的拉曼光104）直接通过不发生偏转，实现波长为1175nm的拉曼光104和波长为1064nm的超快激光103分开。
另外，对于声光偏转器和体布拉格光栅，还可以把衍射波长选定为1175nm，那么对于波长为1064nm的超快激光103不会衍射发生偏转，而对于波长为1175nm的拉曼光104发生衍射偏转，从而将波长为1175nm的拉曼光104和波长为1064nm的超快激光103分开。
本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，利用衍射器件202将拉曼光104和超快激光103分离，可适用于长光程光路的包括多级放大结构的超快固体激光器。
可选地，图4是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器的结构示意图之三，如图4所示，所述多级放大结构包括至少两个单级放大结构201，每个单级放大结构201包括晶体501。
在所述超快固体激光器包括多级放大结构的情况下，所述光分离单元102包括滤波器件，所述滤波器件设置在所述晶体501的出射面上或位于所述晶体501的出射光路上；所述滤波器件的中心波长小于或等于所述超快激光103的波长。
所述滤波器件，用于基于所述中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光101进行滤波，输出滤除拉曼光104的超快激光103。
示例地，多级放大结构包括至少两个单级放大结构201，每个单级放大结构201包括晶体501，在超快固体激光器为红外固体激光器，晶体501为钒酸钇晶体（YVO4晶体），对于包括多级放大结构的超快固体激光器，还可以采用在单级放大结构201中设置滤波器件，以实现拉曼光104和激光103的分离，滤波器件具体包括以下三种方式：
第一种方式，滤波器件为镀在晶体501的出射面上的第一带通滤波膜层503，该第一带通滤波膜层503的中心波长小于或等于超快激光103的波长，优选地，该第一带通滤波膜层503的中心波长略小于波长为1064nm的超快激光103的波长（如1050nm左右），保证对波长为1064nm的超快激光103的透过率很高（大于99%），但对波长为1175nm 的拉曼光104的透过率很低（小于30%）。
第二种方式，滤波器件为设置在晶体501的出射光路上的带通滤波片504，带通滤波片504的中心波长小于或等于超快激光103的波长，优选地，带通滤波片504的中心波长略小于波长为1064nm的超快激光103波长（如1050nm左右），保证对波长为1064nm的超快激光103透过率很高（大于99%），但对波长为1175nm 的拉曼光104透过率很低（小于30%）。
第三种方式，如图4所示，结合第一种方式和第二种方式，则滤波器件包括镀在晶体501的出射面上的第一带通滤波膜层503和设置在晶体501的出射光路上的带通滤波片504；其中，第一带通滤波膜层503的中心波长小于或等于超快激光103的波长，优选地，该第一带通滤波膜层503的中心波长略小于波长为1064nm的超快激光103的波长（如1050nm左右），保证对波长为1064nm的超快激光103的透过率很高（大于99%），但对波长为1175nm 的拉曼光104的透过率很低（小于30%）；带通滤波片504的中心波长小于或等于超快激光103的波长，优选地，带通滤波片504的中心波长略小于波长为1064nm的超快激光103波长（如1050nm左右），保证对波长为1064nm的超快激光103透过率很高（大于99%），但对波长为1175nm 的拉曼光104透过率很低（小于30%）。如图4所示，入射光502进入晶体501，经晶体501放大后输出复合光（包括拉曼光的超快激光101），其中，比（波长为1064nm的）超快激光103的波长长的（波长为1175nm的）拉曼光104会被晶体501的出射面上的第一带通滤波膜层503和带通滤波片504滤波，经带通滤波片504滤波后输出的光为（波长为1064nm的）超快激光103，从而实现对受激拉曼散射的抑制，经带通滤波片504输出的超快激光103可继续传输至下一级的单级放大结构201中放大。
需要说明的是，对于包括多级放大结构的超快固体激光器，可以采用在每个单级放大结构201中设置滤波器件，也可以是任一或多个单级放大结构201中设置滤波器件。
本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，在超快固体激光器包括多级放大结构的情况下，还可采用在单级放大结构201中设置滤波器件，实现拉曼光104和超快激光103分离。
可选地，图5是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器中晶体的结构示意图，如图5所示，所述光分离单元为所述多级放大结构和/或多程放大结构中的晶体501。
所述晶体501的入射面与出射面形成的夹角或者所述晶体501的入射面与出射面延伸后形成的夹角包括布儒斯特角，所述布儒斯特角与所述超快激光103的波长对应。
其中，上述衍射器件202的设置需要足够空间，也就是衍射器件202适用于包括多级放大结构的超快固体激光器；对于包括多程放大结构的超快固体激光器，其没有足够空间用来放置衍射器件202，所以，对于包括多程放大结构的超快固体激光器，还可以利用光在晶体501中的折射特性，不同波长的光在晶体501中折射率不同，折射角度也不同。
示例地，红外固体激光器的YVO4晶体对于（波长为1064nm的）超快激光103的折射 率为1.9573，由布儒斯特定律，YVO4晶体的布儒斯特角与超快激光103的波长对应，则对于 由YVO4晶体向空气的布儒斯特角为arctan（1/1.9573）=27.063°，将YVO4晶体沿1064nm波长 在YVO4晶体传输中对应布儒斯特角27.063°切割，也就是将YVO4晶体的出射面按照布儒斯特 角
Figure 645794DEST_PATH_IMAGE001
（图5中的
Figure 111411DEST_PATH_IMAGE002
即为布儒斯特角）切割，使YVO4晶体的入射面与出射面延伸后形 成的夹角为布儒斯特角，或者使YVO4晶体的入射面与出射面形成的夹角为布儒斯特角，则 包括拉曼光的超快激光101垂直入射YVO4晶体的入射面，波长为1064nm的超快激光103沿布 儒斯特角（YVO4晶体的出射面）出射后会发生折射且透过率最高，而对于波长为1175nm的拉 曼光104，由于波长大于1064nm，其在YVO4晶体内部折射率要小于1.9573，折射角要大于波 长为1064nm的超快激光103的折射角。
具体地，如图5所示，包括拉曼光的超快激光101垂直入射YVO4晶体的入射面，超快激光103以布儒斯特角经过YVO4晶体的出射面，并发生折射输出，由于拉曼光104波长大于超快激光103波长，则拉曼光104在YVO4晶体的出射面的折射角要大于超快激光103的折射角，则从YVO4晶体输出折射角不同的超快激光103和拉曼光104，从而将超快激光103和拉曼光104分离，实现对受激拉曼散射的抑制。
需要说明的是，多级放大结构的每个单级放大结构201均包括晶体501，则对于包括多级放大结构的超快固体激光器，还也可采用对晶体501进行布儒斯特角设计，以实现超快激光103和拉曼光104分离；以及对于包括多级放大结构和多程放大结构的超快固体激光器，可以是仅对多级放大结构的晶体501进行布儒斯特角设计，也可以是仅对多程放大结构的晶体501进行布儒斯特角设计，还可以是同时对多级放大结构的晶体501和多程放大结构的晶体501进行布儒斯特角设计，以实现超快激光103和拉曼光104分离。
本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，对晶体501进行布儒斯特角切割，使晶体501的入射面与出射面的夹角为布儒斯特角，包括拉曼光的超快激光101垂直入射晶体501，由于拉曼光104在晶体501的出射面的折射角大于超快激光103的折射角，则从晶体501输出折射角不同的超快激光103和拉曼光104，本发明通过改变晶体501结构，将晶体501沿超快激光对应布儒斯特角切割，利用晶体501双折射，实现将超快激光103和拉曼光104分离，从而抑制拉曼光的继续传输；另外，超快激光103沿晶体501出射后会发生折射且透过率最高，在实现超快激光103和拉曼光104分离的同时，可降低晶体501的损伤风险。
可选地，图6是本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器的结构示意图之四，如图6所示，所述多程放大结构包括晶体501和至少一个反射镜701。
在所述超快固体激光器包括多程放大结构的情况下，所述光分离单元102包括滤波器件，所述滤波器件位于所述晶体501和所述反射镜701之间；所述滤波器件的中心波长小于或等于所述超快激光103的波长。
所述滤波器件，用于基于所述中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光101进行滤波，输出滤除拉曼光104的超快激光103。
示例地，多程放大结构包括晶体501和至少一个反射镜701，反射镜701用于改变光路传输方向，晶体501出射的光束经反射镜701反射后，再次进入晶体501进行放大，多个反射镜701可实现多次光路折返，也就是多次放大。
示例地，在超快固体激光器为红外固体激光器，晶体501为钒酸钇晶体（YVO4晶体），也在超快固体激光器的多程放大结构的晶体501和反射镜701之间设置滤波器件，以实现拉曼光104和超快激光103的分离，晶体501和反射镜701之间的滤波器件具体包括以下四种方式：
第一种方式，滤波器件为镀在晶体501的出射面上的第一带通滤波膜层，该第一带通滤波膜层的中心波长小于或等于超快激光103的波长，优选地，该第一带通滤波膜层的中心波长略小于波长为1064nm的超快激光103的波长（如1050nm左右），保证对波长为1064nm的超快激光103的透过率很高（大于99%），但对波长为1175nm 的拉曼光104的透过率很低（小于30%）。
第二种方式，滤波器件为设置在反射镜701的入射面上的第二带通滤波膜层702，该第二带通滤波膜层702对波长为1064nm的超快激光103反射率高而对波长为1175nm的拉曼光104反射率低的膜层，实现对波长为1064nm的超快激光103和波长为1175nm的拉曼光104的分光。同样第二带通滤波膜层702的中心波长小于或等于超快激光103的波长，优选地，第二带通滤波膜层702的中心波长略小于波长为1064nm的超快激光103的波长（如1050nm左右），保证对波长为1064nm的超快激光103的反射率很高（大于99%），但是对波长为1175nm 的拉曼光104的反射率很低（小于30%），则第二带通滤波膜层702实现对超快激光103的反射、拉曼光104的透射，从而达到对超快激光103和拉曼光104的分离。
第三种方式，滤波器件为设置在晶体501与反射镜701之间的传输光路上的带通滤波片504，带通滤波片504的中心波长小于或等于超快激光103的波长，优选地，带通滤波片504的中心波长略小于波长为1064nm的超快激光103波长（如1050nm左右），保证对波长为1064nm的超快激光103透过率很高（大于99%），但对波长为1175nm 的拉曼光104透过率很低（小于30%）。
第四种方式、第一种方式的第一带通滤波膜层、第二种方式的第二带通滤波膜层702、第三种方式的带通滤波片504的两两组合，或三种方式的组成。图6示出了第二种方式的第二带通滤波膜层702和第三种方式的带通滤波片504的组合，其余两两组合以及三种方式的组合，本发明在此不再赘述。
图6中的多程放大结构包括两个反射镜701，反射镜701分别为第一个反射镜和第二个反射镜，每个反射镜701与晶体501之间的滤波器件的结构形式相同，均包括带通滤波片504和设置反射镜701上的第二带通滤波膜层702，晶体501与第一个反射镜之间的带通滤波片504为第一带通滤波片，晶体501与第二个反射镜之间的带通滤波片504为第二带通滤波片，则入射光502先经晶体501被第一次放大，放大后输出的复合光（包括拉曼光的超快激光）中的拉曼光104被第一个带通滤波片部分滤波，经第一个带通滤波片滤波后的光进入第一个反射镜，第一个反射镜使拉曼光104透过，超快激光103反射回晶体501进行第二次放大，放大后再次产生的复合光中的拉曼光104被第二个带通滤波片滤波，经第二个带通滤波片滤波后光进入第二个反射镜701，第二个反射镜701使拉曼光104透过，超快激光103反射回晶体501再进行第三次放大，并在晶体501的出射光路上设置第三个带通滤波片，第三个带通滤波片对第三次放大后的复合光中的拉曼光104滤除，输出滤除拉曼光104的超快激光103。
需要说明的是，多程放大结构包括多个反射镜701时，可每个反射镜701和晶体501之间设置上述的滤波器件，不同反射镜701与晶体501之间的滤波器件的结构形式可相同，也可不同。
需要说明的是，在光路传输过程中插入带通滤波片504或直接在晶体501的出射面 上镀第一带通滤波膜层，只让波长为1064nm的超快激光103通过，从而滤掉不需要的拉曼光 104。现有技术中，对于滤光通常是采用窄带滤光片，但是，窄带滤光片膜层厚，抗损伤阈值 低，在使用过程中难以承受本发明超快固体激光器的强光（大能量），容易发生窄带滤光片 的损坏。所以，本发明选择带通滤波片504，可选用中心波长
Figure 917824DEST_PATH_IMAGE003
为1064nm带宽的带通滤波 片，由于波长为1175nm的拉曼光104和波长为1064nm的超快激光103的波长相近，中心波长
Figure 734470DEST_PATH_IMAGE004
为1064nm带宽的带通滤波片对波长为1175nm的拉曼光104的透过率仍会很高，图7是本 发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器中带通滤波片的光谱示意图，如图7所示， 本发明优选利用带通滤波片504的边带特性，选用中心波长
Figure 783067DEST_PATH_IMAGE003
略小于1064nm波长（如 1050nm左右）的带通滤波片，保证对超快激光103波长
Figure 368769DEST_PATH_IMAGE005
为1064nm透过率仍会很高（大于 99%），但是对拉曼光104波长
Figure 611662DEST_PATH_IMAGE006
为1175nm透过率很低（小于30%），从而达到对拉曼光104 的部分滤波。如果滤波后的超快激光103中的拉曼光104仍对后续放大或者对光束质量有影 响，可采取多次滤波，从而抑制拉曼光104的继续传输。
本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，采用滤波的方法阻止拉曼光的传输，并且滤波器件的中心波长选用略小于超快激光波长，在保证超快激光103高透过率、拉曼光104低透过率的同时，减少第一带通滤波膜层和带通滤波片504的厚度，降低损伤风险。以及利用镀膜镜面的反射特性，在反射镜701的入射面镀第二带通滤波膜层702，在保证超快激光103高反射率、拉曼光104低反射率的同时，减少第二带通滤波膜层702厚度，降低损伤风险。
可选地，所述多级放大结构包括至少两个单级放大结构201；所述多程放大结构包括晶体501和至少一个反射镜701。
在所述超快固体激光器包括多级放大结构和多程放大结构的情况下，所述光分离单元102包括衍射器件202和/或滤波器件。
在所述光分离单元102包括衍射器件202的情况下，所述衍射器件202设置在相邻两个单级放大结构201之间，用于基于衍射波长对接收到的包括拉曼光的超快激光101进行衍射，输出光传输方向不同的超快激光103和拉曼光104。
在所述光分离单元102包括滤波器件的情况下，所述滤波器件位于所述晶体501和所述反射镜701之间，用于基于中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光101进行滤波，输出滤除拉曼光104的超快激光103。
在所述光分离单元102包括衍射器件202和滤波器件的情况下，所述衍射器件202设置在相邻两个单级放大结构201之间，用于基于衍射波长对接收到的包括拉曼光的超快激光101进行衍射，输出光传输方向不同的超快激光103和拉曼光104；所述滤波器件设置在所述晶体501和所述反射镜701之间，用于基于中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光101进行滤波，输出滤除拉曼光104的超快激光103。
所述衍射波长与所述超快激光103的波长相同或者与所述拉曼光104的波长相同；所述中心波长小于或等于所述超快激光103的波长。
示例地，在超快固体激光器包括多级放大结构和多程放大结构的情况下，光分离单元102可以是设置在多级放大结构的相邻两个单级放大结构201之间的衍射器件202，也可以是设置在多程放大结构的晶体501和反射镜701之间的滤波器件；还可以是设置在多级放大结构的相邻两个单级放大结构201之间的衍射器件202，和设置在多程放大结构的晶体501和反射镜701之间的滤波器件。
需要说明的是，在超快固体激光器包括多级放大结构和多程放大结构的情况下，涉及的衍射器件可采用与超快固体激光器仅包括多级放大结构中的衍射器件202相同的结构形式，本发明在此不再赘述；以及涉及的滤波器件可采用与超快固体激光器仅包括多程放大结构中的滤波器件相同的结构形式，本发明在此不再赘述。
需要说明的是，在超快固体激光器包括多级放大结构和多程放大结构时，还可以是在多级放大结构的单级放大结构201中设置反射镜701，则该设置反射镜701的单级放大结构201可作为多程放大结构。
可选地，图8本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器的结构示意图之五，所述超快固体激光器还包括光学陷阱901，所述光学陷阱901设置在所述光分离单元102输出拉曼光104的传输光路上；
所述光学陷阱901，用于接收所述光分离单元102输出的拉曼光104。
示例地，如图8所示，以超快固体激光器的放大结构包括两个单级放大结构201，并在两个单级放大结构201之间设置衍射器件202为例，两个单级放大结构201分别为第一个单级放大结构和第二个单级放大结构，第一个单级放大结构放大后输出复合光束（包括拉曼光的超快激光101），该复合光束经过衍射器件202后，衍射器件202对于波长为1064nm的超快激光103发生衍射产生偏转，而波长为1175的拉曼光104不会发生衍射，直接通过衍射器件202后继续传输，则经衍射器件202后输出偏转的超快激光103和不偏转的拉曼光104，输出的拉曼光104直接进入光学陷阱901，而衍射后的超快激光103进入第二个单级放大结构中继续放大；本发明将衍射器件202输出的拉曼光104引入光学陷阱901，可抑制拉曼光104的传输。
进一步地，可在衍射器件202和第二个单级放大结构之间设置一个1064nm高反镜902，用于光路的折返，以实现超快固体激光器的小型化。
需要说明的是，在超快固体激光器的结构形式中，可在每个光分离单元102输出的拉曼光104的传输光路上设置光学陷阱901。
本发明提供的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，在光分离单元102输出拉曼光104的传输光路上设置光学陷阱901，用于吸收拉曼光104，从而抑制拉曼光104的传输。
在另一实施例中，超快固体激光器的激光波长可为其他波段，如波长为532nm的超快激光，受激拉曼散射产生拉曼光波长大于532nm，也可采用对应波长的光分离单元，实现532nm超快激光和对应拉曼光的分离，本发明在此不再赘述。
在又一实施例中，超快固体激光器的多级放大结构和/或多程放大结构中的晶体501可以为钒酸盐晶体，如掺钕钒酸钆晶体(Nd:GdVO4)。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，所述超快固体激光器包括多级放大结构和/或多程放大结构，其特征在于，所述超快固体激光器还包括光分离单元，所述光分离单元位于所述多级放大结构中和/或所述多程放大结构中；
所述光分离单元，用于对接收到的包括拉曼光的超快激光进行分离，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光，或者输出滤除拉曼光后的超快激光。
2.根据权利要求1所述的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，其特征在于，所述多级放大结构包括至少两个单级放大结构；
在所述超快固体激光器包括多级放大结构的情况下，所述光分离单元包括衍射器件；所述衍射器件设置在相邻两个单级放大结构之间；
所述衍射器件，用于基于衍射波长对接收到的包括拉曼光的激光进行衍射，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光；所述衍射波长与所述超快激光的波长相同或者与所述拉曼光的波长相同。
3.根据权利要求1所述的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，其特征在于，所述多级放大结构包括至少两个单级放大结构，每个单级放大结构包括晶体；
在所述超快固体激光器包括多级放大结构的情况下，所述光分离单元包括滤波器件，所述滤波器件设置在所述晶体的出射面上或位于所述晶体的出射光路上；所述滤波器件的中心波长小于或等于所述超快激光的波长；
所述滤波器件，用于基于所述中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行滤波，输出滤除拉曼光后的超快激光。
4.根据权利要求1所述的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，其特征在于，所述光分离单元为所述多级放大结构和/或多程放大结构中的晶体；
所述晶体的入射面与出射面形成的夹角或者所述晶体的入射面与出射面延伸后形成的夹角包括布儒斯特角，所述布儒斯特角与所述超快激光的波长对应。
5.根据权利要求1所述的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，其特征在于，所述多程放大结构包括晶体和至少一个反射镜；
在所述超快固体激光器包括多程放大结构的情况下，所述光分离单元包括滤波器件，所述滤波器件位于所述晶体和所述反射镜之间；所述滤波器件的中心波长小于或等于所述超快激光的波长；
所述滤波器件，用于基于所述中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行滤波，输出滤除拉曼光后的超快激光。
6.根据权利要求5所述的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，其特征在于，所述滤波器件位于所述晶体和所述反射镜之间包括以下至少一项：
所述滤波器件设置在所述晶体的出射面上；
所述滤波器件设置在所述反射镜的入射面上；
所述滤波器件设置在所述晶体与所述反射镜之间的传输光路上。
7.根据权利要求1所述的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，其特征在于，所述多级放大结构包括至少两个单级放大结构；所述多程放大结构包括晶体和至少一个反射镜；
在所述超快固体激光器包括多级放大结构和多程放大结构的情况下，所述光分离单元包括衍射器件和/或滤波器件；
在所述光分离单元包括衍射器件的情况下，所述衍射器件设置在相邻两个单级放大结构之间，用于基于衍射波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行衍射，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光；
在所述光分离单元包括滤波器件的情况下，所述滤波器件位于所述晶体和所述反射镜之间，用于基于中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行滤波，输出滤除拉曼光后的超快激光；
在所述光分离单元包括衍射器件和滤波器件的情况下，所述衍射器件设置在相邻两个单级放大结构之间，用于基于衍射波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行衍射，输出光传输方向不同的超快激光和拉曼光；所述滤波器件设置在所述晶体和所述反射镜之间，用于基于中心波长对接收到的包括拉曼光的超快激光进行滤波，输出滤除拉曼光的超快激光；
所述衍射波长与所述超快激光的波长相同或者与所述拉曼光的波长相同；所述中心波长小于或等于所述超快激光的波长。
8.根据权利要求3或5或7所述的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，其特征在于，在所述光分离单元包括滤波器件的情况下，所述滤波器件包括带通滤波片。
9.根据权利要求2或7所述的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，其特征在于，在所述光分离单元包括衍射器件的情况下，所述衍射器件至少包括以下之一：多层电介质光栅、声光偏转器和体布拉格光栅。
10.根据权利要求1至7任一项所述的抑制受激拉曼散射的超快固体激光器，其特征在于，所述超快固体激光器还包括光学陷阱，所述光学陷阱设置在所述光分离单元输出拉曼光的传输光路上；
所述光学陷阱，用于接收所述光分离单元输出的拉曼光。
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