CN203617539U - 一种被动调q皮秒激光器种子光源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种被动调Q皮秒激光器种子光源，包括：泵浦源、聚焦透镜、激光介质、可饱和吸收体、激光谐振腔、光纤聚焦准直系统和单模光纤。本实用新型的被动调Q皮秒激光器种子光源将第一介质镜、激光介质、可饱和吸收体和第二介质镜依次紧密贴合形成微片结构，所形成的激光谐振腔的长度缩短，在进一步减少体积增加结构紧凑性的同时，产生的激光脉冲输出的脉冲更短；腔内损耗减少，激光器功率输出与转换效率提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器技术领域，具体涉及一种被动调Q皮秒激光器种子光源。
背景技术
一种被动调Q皮秒激光器种子光源由激光辐射本身来实现Q值变化，相对于主动调Q激光器具有很多优势，如设计简单、结构简单及低成本，受到了广泛的关注。在被动调Q激光器中主要利用可饱和吸收体来产生短脉冲、高峰值功率的激光脉冲输出。可饱和吸收体的主要特征是其对光的吸收的饱和效应，表现为其对光的吸收随着入射光强的增加而下降，透过率增加，最终达到饱和。当置于激光谐振腔内时，可饱和吸收体产生可变光损耗改变谐振腔的Q值，当泵浦源开始泵浦激光介质时，可饱和吸收体对激光介质发出的较弱的荧光有强吸收，远未达到饱和状态，此时激光介质的反转粒子数不断积累；随着泵浦源的持续作用，激光介质的荧光发射变强，可饱和吸收体加速透明，由于吸收饱和作用，激光强度增加更快，吸收体最终完全饱和，谐振腔的损耗处于最低状态，而激光介质累计的反转粒子数大大超过阈值，于是激光器输出一个尖峰脉冲。由于一般的可饱和吸收体的饱和过程发生在极短的时间内，储存激光上能级的能量迅速释放，使得输出激光脉冲具有极高的峰值功率。
现有技术中的被动调Q激光器由于可饱和吸收体饱和时有一定的残余吸收损耗，产生一定的腔内损耗，导致被动调Q激光器功率输出与转换效率无法提高。
鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种被动调Q皮秒激光器种子光源，解决现有技术中激光器功率输出与转换效率低的技术问题。
本实用新型的目的可通过以下的技术措施来实现：
一种被动调Q皮秒激光器种子光源，包括：泵浦源、聚焦透镜、激光介质、可饱和吸收体、激光谐振腔、光纤聚焦准直系统和单模光纤，所述泵浦源用于泵浦激光介质；所述聚焦镜用于会聚所述泵浦源发出的泵浦光并将其耦合到所述激光介质中；所述可饱和吸收体置于所述激光介质之后，部分吸收激光介质发出的受激辐射，产生激光脉冲输出；所述激光谐振腔包括第一介质镜和第二介质镜，第一介质镜对泵浦光具有高透过率，对输出的激光具有高反射率， 第二介质镜泵浦光具有高反射率，对输出的激光具有高透过率，用于形成激光振荡输出，所述第一介质镜、激光介质、可饱和吸收体和第二介质镜依次紧密贴合形成微片结构。
优选地，所述第一介质镜或第二介质镜的基片上镀有复合膜，所述复合膜由两层具有不同折射率的介质膜交替堆叠形成，每一层介质膜反射特定波长的光，每一层介质膜的厚度为所述波长的1/4。
优选地，所述可饱和吸收体为石墨烯或碳纳米管材料可饱和吸收体，厚度为1～5纳米。
优选地，所述石墨烯材料可饱和吸收体中石墨烯材料的层数为1～10层。
优选地，所述可饱和吸收体采用掺钴材料的固态介质。
优选地，所述激光介质为Nd：YAG晶体、Gr4+：YAG、Nd：YVO4晶体或Er：Yb：glass激光材料。
优选地，所述光纤聚焦准直系统为非球面透镜。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型一种被动调Q皮秒激光器种子光源将第一介质镜、激光介质、可饱和吸收体和第二介质镜依次紧密贴合形成微片结构，所形成的激光谐振腔的长度缩短，在进一步减少体积增加结构紧凑性的同时，产生的激光脉冲输出的脉冲更短；腔内损耗减少，激光器功率输出与转换效率提高。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的一种被动调Q皮秒激光器种子光源的结构示意图；
图2是本实用新型实施例1的一种被动调Q皮秒激光器种子光源结构的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例提供了一种被动调Q皮秒激光器种子光源，包括：泵浦源、聚焦透镜、激光介质、可饱和吸收体、激光谐振腔、光纤聚焦准直系统和单模光纤，所述泵浦源用于泵浦激光介质；所述聚焦镜用于会聚所述泵浦源发出的泵浦光并将其耦合到所述激光介质中；所述可饱和吸收体置于所述激光介质之后，部分吸收激光介质发出的受激辐射，产生激光脉冲输出；所述激光谐振腔包括第一介质镜和第二介质镜，第一介质镜对泵浦光具有高透过率，对输出的激光具有高反射率， 第二介质镜泵浦光具有高反射率，对输出的激光具有高透过率，用于形成激光振荡输出，所述第一介质镜、激光介质、可饱和吸收体和第二介质镜依次紧密贴合形成微片结构。
具体地，本实用新型的一种被动调Q皮秒激光器种子光源将第一介质镜、激光介质、可饱和吸收体和第二介质镜依次紧密贴合形成微片结构，所形成的激光谐振腔的长度缩短，在进一步减少体积增加结构紧凑性的同时，产生的激光脉冲输出的脉冲更短；腔内损耗减少，激光器功率输出与转换效率提高。
实施例1
本实用新型实施例1提供了一种被动调Q皮秒激光器种子光源，如图1所示，该一种被动调Q皮秒激光器种子光源包括：泵浦源1、聚焦透镜2、微片结构3、光纤聚焦准直系统4和单模光纤5。
请参见图2所示，微片结构3包括：第一介质镜301、激光介质302、可饱和吸收体303和第二介质镜304，上述各元件依次紧密贴合形成微片结构，本实施例中，激光介质302采用Nd：YAG晶体、Gr4+：YAG、Nd：YVO4晶体或Er：Yb：glass激光材料；作为本实施例的一个优选方案，可饱和吸收体303采用石墨烯或碳纳米管材料，可饱和吸收体303的厚度为1～5纳米；进一步地，当可饱和吸收体303为石墨烯材料可饱和吸收体时，石墨烯材料的层数为1～10层。本实施例的可饱和吸收体303采用掺钴材料的固态介质。第一介质镜301的基片上镀有复合膜，该复合膜由两层具有不同折射率的介质膜交替堆叠形成，每一层介质膜反射特定波长的光，每一层介质膜的厚度为该波长的1/4。第二介质镜304与第一介质镜301的结构相同，在此不进行一一赘述。
泵浦源1设于激光介质302的一端用于对其进行泵浦；聚焦镜2放在泵浦源1和激光介质302之间用于使来自泵浦源1的泵浦光进行会聚，提高泵浦光利用率。可饱和吸收体303置于激光介质302之后，部分吸收激光介质302发出的受激辐射，产生激光脉冲输出；第一介质镜301对泵浦光具有高透过率，对输出激光高反，第二介质镜304对泵浦光具有高反射率，对输出激光具有高透过率，第一介质镜301和第二介质镜304用于形成激光振荡输出。第一介质镜301、激光介质302、可饱和吸收体303和第二介质镜304依次紧密贴合形成微片结构，所形成的激光谐振腔的长度缩短，在进一步减少体积增加结构紧凑性的同时，产生的激光脉冲输出的脉冲更短；腔内损耗减少，激光器功率输出与转换效率提高。
光纤聚焦准直系统4对出射激光进行整形聚焦后，出射激光进入单模光纤5，其中，单模光纤5的模场直径为25～35μm，数值孔径为0.046，长度为0.4～1m，将单模光纤5的两端用研磨机打磨成一定角度，从而起到抑制自激振荡及端面反馈的作用。本实施例的光纤聚焦准直系统4为非球面透镜。
泵浦源1发出的泵浦光垂直入射到聚焦透镜2，经其聚焦后会聚入射到激光介质302对其进行泵浦，激光介质302吸收泵浦光能量，产生受激辐射，置于激光介质302之后的可饱和吸收体303部分吸收激光介质302发出的受激辐射，产生激光脉冲输出；第一介质镜301和第二介质镜304均对于泵浦光具有高透过率、对于激光具有高反射率，形成激光谐振腔，受激辐射光在谐振腔中震荡放大，达到输出阈值时输出激光，输出激光经光纤聚焦准直系统4对其进行整形聚焦后，出射激光进入单模光纤5。
本领域技术人员应当理解，对于激光介质和可饱和吸收体的选择可以适当改变，只要能够实现激光激发输出即可。
本实施例的被动调Q微片激光器，增加了光转换效率，大大缩短了腔长和体积，激光器的结构更加紧凑。
实施例2
本实用新型实施例2提供了一种被动调Q皮秒激光器种子光源，如图1所示，该被动调Q皮秒激光器种子光源包括：泵浦源1、聚焦透镜2、微片结构3、光纤聚焦准直系统4和单模光纤5。
请参见图2所示，微片结构3包括：第一介质镜301、激光介质302、可饱和吸收体303和第二介质镜304，上述各元件依次紧密贴合形成微片结构，本实施例中，激光介质302采用Nd：YAG晶体、Gr4+：YAG、Nd：YVO4晶体或Er：Yb：glass激光材料；作为本实施例的一个优选方案，可饱和吸收体303采用石墨烯或碳纳米管材料，可饱和吸收体303的厚度为1～5纳米；进一步地，当可饱和吸收体303为石墨烯材料可饱和吸收体时，石墨烯材料的层数为1～10层。
本实施例与实施例1的区别在于，第一介质镜301和第二介质镜304的设置方式与实施例1不同，本实施例的第一介质镜301采用镀膜的方式形成于激光介质302表面，第二介质镜304采用镀膜的方式形成于可饱和吸收体303表面。
本实施例的被动调Q皮秒激光器种子光源进一步将激光谐振腔的长度缩短，在减少体积增加结构紧凑性的同时，产生的激光脉冲输出的脉冲更短；腔内损耗减少，激光器功率输出与转换效率提高。
以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1. 一种被动调Q皮秒激光器种子光源，其特征在于，包括：泵浦源、聚焦透镜、激光介质、可饱和吸收体、激光谐振腔、光纤聚焦准直系统和单模光纤，所述泵浦源用于泵浦激光介质；所述聚焦镜用于会聚所述泵浦源发出的泵浦光并将其耦合到所述激光介质中；所述可饱和吸收体置于所述激光介质之后，部分吸收激光介质发出的受激辐射，产生激光脉冲输出；所述激光谐振腔包括第一介质镜和第二介质镜，第一介质镜对泵浦光具有高透过率，对输出的激光具有高反射率， 第二介质镜对泵浦光具有高反射率，对输出的激光具有高透过率，用于形成激光振荡输出，所述第一介质镜、激光介质、可饱和吸收体和第二介质镜依次紧密贴合形成微片结构。
2. 根据权利要求1所述的一种被动调Q皮秒激光器种子光源，其特征在于，所述第一介质镜或第二介质镜的基片上镀有复合膜，所述复合膜由两层具有不同折射率的介质膜交替堆叠形成，每一层介质膜反射特定波长的光，每一层介质膜的厚度为所述波长的1/4。
3. 根据权利要求1所述的一种被动调Q皮秒激光器种子光源，其特征在于，所述可饱和吸收体为石墨烯或碳纳米管材料可饱和吸收体，厚度为1～5纳米。
4. 根据权利要求3所述的一种被动调Q皮秒激光器种子光源，其特征在于，所述石墨烯材料可饱和吸收体中石墨烯材料的层数为1～10层。
5. 根据权利要求1所述的一种被动调Q皮秒激光器种子光源，其特征在于，所述可饱和吸收体采用掺钴材料的固态介质。
6. 根据权利要求1至4任一项所述的一种被动调Q皮秒激光器种子光源，其特征在于，所述激光介质为Nd：YAG晶体、Gr4+：YAG、Nd：YVO4晶体或Er：Yb：glass激光材料。
7. 根据权利要求4所述的一种被动调Q皮秒激光器种子光源，其特征在于，所述光纤聚焦准直系统为非球面透镜。
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