CN116646805A - 一种多波长大能量百皮秒激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光电技术领域，尤其是一种多波长大能量百皮秒激光器，针对现有的难以实现更窄脉宽、输出波长单一的问题，现提出如下方案，其包括激光器本体，所述激光器本体包括1064nm百皮秒激光种子源、755nm激光泵浦源、光纤耦合分光系统、耦合透镜、种子晶体、偏振片、隔离器、45度1064nm反射镜、准直透镜组、放大晶体、532nm倍频模块、595nm染料变频模块和650nm染料变频模块，所述595nm染料变频模块主要工作物质为染料PM597，且该变频系统受舵机控制，本发明可产生更窄脉冲宽度，能够输出多种波长，能够为医生临床适应不同病症提供多种治疗方案。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种多波长大能量百皮秒激光器。
背景技术
目前用在医疗美容行业内的百皮秒激光器，主要采用调Q纳秒脉冲通过染料压缩的技术手段(SBS)来实现，该方案的缺点是脉宽在900ps左右，难以实现更窄脉宽，且脉宽压缩不稳定；染料自身有寿命，工作一段时间后染料漂白需更换；且输出波长单一，无法满足医疗对不同病种使用不同波长的需求，为此我们提出了一种多波长大能量百皮秒激光器。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在难以实现更窄脉宽、输出波长单一的缺点，而提出的一种多波长大能量百皮秒激光器。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种多波长大能量百皮秒激光器，包括激光器本体，所述激光器本体包括1064nm百皮秒激光种子源、755nm激光泵浦源、光纤耦合分光系统、耦合透镜、种子晶体、偏振片、隔离器、45度1064nm反射镜、准直透镜组、放大晶体、532nm倍频模块、595nm染料变频模块和650nm染料变频模块。
优选的，所述595nm染料变频模块主要工作物质为染料PM597，且该变频系统受舵机控制，可以根据需求选择性加入光路，实现激光器输出波长的改变。
优选的，所述755nm激光泵浦源为氙灯泵浦翠绿宝石，用于产生755nm激光。
优选的，所述532nm倍频模块为KTP晶体，且该倍频系统受舵机控制，可以根据需求选择性加入光路，实现激光器输出波长的改变。
优选的，所述光纤耦合分光系统包括合适的耦合透镜组、第一光纤和第二光纤，通过光纤耦合分光系统将空间激光耦合进光纤系统且按比例实现激光能量分布，其中第一光纤能量占比20％，第二光纤能量占比80％。
优选的，所述650nm染料变频模块主要工作物质为染料PM650，且该变频系统受舵机控制，可以根据需求选择性加入光路，实现激光器输出波长的改变。
优选的，所述种子晶体为Nd:YAG+Cr:YAG键合晶体，其中NdYAG面镀HR1064&HT808，CrYAG面镀PR1064PR1064(T＝50％)，晶体尺寸采用5mm*5mm*(2.5+3.25)mm放大晶体为Nd:YAG晶体，尺寸为直径11mm，长度100mm，浓度0.6～1.2at％，两端镀有1064nm增透膜，且测面加工成螺纹状，其目的在于增大散热面积。
本发明中，所述一种多波长大能量百皮秒激光器的有益效果：采用可饱和吸收体的被动调Q晶体以及腔长较短的特性，可直接产生脉冲宽度窄至300ps的激光，达到国际先进水平，种子激光效率高，能量大，为后续放大到医用百毫焦量级的皮秒激光源提供了很好的技术捷径，通过倍频及变频系统，可实现多波长大能量百皮秒激光输出，为医生临床适应不同病症提供多种治疗方案。
本发明可产生更窄脉冲宽度，能够输出多种波长，能够为医生临床适应不同病症提供多种治疗方案。
附图说明
图1为本发明提出的一种多波长大能量百皮秒激光器的结构示意图。
图中：1、755nm激光泵浦源；2、光纤耦合分光系统；3、耦合透镜；4、种子晶体；5、偏振片；6、隔离器；7、45度1064nm反射镜；8、准直透镜组；9、放大晶体；10、532nm倍频模块；11、595nm染料变频模块；12、650nm染料变频模块。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1，一种多波长大能量百皮秒激光器，包括激光器本体，激光器本体包括1064nm百皮秒激光种子源、755nm激光泵浦源1、光纤耦合分光系统2、耦合透镜3、种子晶体4、偏振片5、隔离器6、45度1064nm反射镜7、准直透镜组8、放大晶体9、532nm倍频模块10、595nm染料变频模块11和650nm染料变频模块12。
参照图1，755nm激光泵浦源1为氙灯泵浦翠绿宝石，包含两根氙灯和一个翠绿宝石晶体，其中翠绿宝石晶体两端一端镀有755nm全反膜，另一端镀有PR@755nm T＝50％，产生大能量的755nm激光。
参照图1，光纤耦合分光系统2包括第一光纤2.1和第二光纤2.2，产生的755nm激光通过光纤耦合系统2，将其按比例分成两束，其中一束经过第一光纤2.1用来泵浦种子晶体4，另一束经过第二光纤2.2用来泵浦放大晶体9，通过控制755nm激光能量，可以间接控制第一光纤2.1和第二光纤2.2的激光能量。
参照图1，种子晶体4为Nd:YAG+Cr:YAG键合晶体，放大晶体9为Nd:YAG晶体。
参照图1，532nm倍频模块10为KTP晶体。
参照图1，595nm染料变频模块11包括染料PM597。
参照图1，650nm染料变频模块12包括染料PM650，种子激光依次通过偏振片5、隔离器6、45度反射镜7、准直透镜组8、放大晶体9、532nm倍频模块10、595nm染料变频模块11和650nm染料变频模块12等，实现大能量多波长激光输出，偏振片5用来保证种子激光偏振度，隔离器6防止反向激光对整体结构的影响，准直透镜组8为望远镜系统，放大倍数为3倍，用来提高放大效率，放大晶体9为Nd:YAG晶体，尺寸为直径11mm，长度100mm，浓度0.6～1.2at％，两端镀有1064nm增透膜，且测面加工成螺纹状，其目的在于增大散热面积，晶体放在热沉装置内水冷，晶体摆放存在一定角度，第二光纤2.2通过耦合系统后入射到晶体端面，为放大过程提供能量。
本实施例中，755nm激光的泵浦源1产生大能量的755nm激光，755nm激光通过光纤耦合系统2，将其按比例分成两束，其中一束经第一光纤2.1用来泵浦种子晶体4，另一束经光纤2.2用来泵浦放大晶体9，光纤耦合系统2可通过内置玻片和偏振片5对755nm激光能量进行精确分光，实现第一光纤2.1输出能量占比20％，第二光纤2.2输出能量占比80％，通过控制755nm激光能量，可以间接控制第一光纤2.1和第二光纤2.2的激光能量，第一光纤2.1的光束通过耦合透镜3会聚到种子晶体4，产生脉宽300ps，波长1064nm，输出能量20mJ的大能量种子激光，其中耦合透镜为两个f＝50mm的透镜组，实现1:1的耦合头，种子激光依次通过偏振片5、隔离器6、45度反射镜7、准直透镜组8、放大晶体9、532nm倍频模块10、595nm染料变频模块11和650nm染料变频模块12等，实现大能量多波长激光输出其中偏振片5用来保证种子激光偏振度，隔离器6防止反向激光对整体结构的影响，准直透镜组8为望远镜系统，放大倍数为3倍，用来提高放大效率，放大晶体9放在热沉装置内水冷，放大晶体9摆放存在一定角度，第二光纤2.2通过耦合系统后入射到放大晶体9端面，为放大过程提供能量，该变频系统为单独控制模块，如无任何变频部分加入光路，则输出波长为1064nm；当仅将532nm倍频模块10通过舵机加入光路时，此时输出波长为532nm；当将532nm倍频模块10和595nm染料变频模块11同时通过舵机加入光路时，此时输出波长为595nm激光；当将532nm倍频模块10和650nm染料变频模块12同时通过舵机加入光路时，此时输出波长为650nm激光。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于：更改光纤耦合系统2中两束光纤分光比例，通过调节内部玻片和偏振片5，可实现任意比例分光，比如第一光纤2.1激光能量占比10％，第二光纤2.2激光能量占比90％，通过调节此处能量，可改变百皮秒1064nm种子激光能量，以及放大效率，影响最终的能量输出。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于：更改种子晶体4Nd:YAG+Cr:YAG键合晶体参数，比如调整晶体长度，掺杂浓度，初始透过率等，可实现250-1000ps范围内的不同参数百皮秒激光种子源。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种多波长大能量百皮秒激光器，包括激光器本体，其特征在于，所述激光器本体包括1064nm百皮秒激光种子源、755nm激光泵浦源(1)、光纤耦合分光系统(2)、耦合透镜(3)、种子晶体(4)、偏振片(5)、隔离器(6)、45度1064nm反射镜(7)、准直透镜组(8)、放大晶体(9)、532nm倍频模块(10)、595nm染料变频模块(11)和650nm染料变频模块(12)。
2.根据权利要求1所述的一种多波长大能量百皮秒激光器，其特征在于，所述755nm激光泵浦源(1)为氙灯泵浦翠绿宝石。
3.根据权利要求1所述的一种多波长大能量百皮秒激光器，其特征在于，所述光纤耦合分光系统(2)包括第一光纤(2.1)和第二光纤(2.2)。
4.根据权利要求1所述的一种多波长大能量百皮秒激光器，其特征在于，所述种子晶体(4)为Nd:YAG+Cr:YAG键合晶体，放大晶体(9)为Nd:YAG晶体。
5.根据权利要求1所述的一种多波长大能量百皮秒激光器，其特征在于，所述532nm倍频模块(10)为KTP晶体。
6.根据权利要求1所述的一种多波长大能量百皮秒激光器，其特征在于，所述595nm染料变频模块(11)包括染料PM597。
7.根据权利要求1所述的一种多波长大能量百皮秒激光器，其特征在于，所述650nm染料变频模块(12)包括染料PM650。
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