DE112009000018B4

DE112009000018B4 - Passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät

Info

Publication number: DE112009000018B4
Application number: DE112009000018.5T
Authority: DE
Inventors: Zhongwei Fan; Yunfeng Ma; Gang Niu
Original assignee: Beijing GK Laser Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing GK Laser Technology Co Ltd
Priority date: 2009-05-04
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: CN101562310A; JP4984104B2; US20120039345A1; CN101562310B; WO2010127521A1; DE112009000018A5; DE112009000018T5; JP2011518445A; US8340143B2

Abstract

Passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät, welches eine Pumpquelle (1), einen Laserkristall (3), eine Laserkavität und eine modengekoppelte Ausgabeanordnung (6–11) umfasst, wobei die Pumpstrahlungsquelle (1) an einer Seite einer Einfallsebene des Laserkristalls (3) zum Pumpen des Laserkristalls (3) gelagert ist; und die Laserkavität einen Planspiegel (4) und einen ersten konkaven Spiegel (5) umfasst, wobei der Planspiegel (4) gegenüber einer konkaven Oberfläche des ersten konkaven Spiegels (5) am Fokalradius des ersten konkaven Spiegels angeordnet ist und eine Normallinienrichtung des Planspiegels (4) und die Achse des ersten konkaven Spiegels (5) einen kleinen Winkel θ bilden, wobei 0° < θ < 1° ist, so dass die auf den Planspiegel (4) eingestrahlte Lichtstrahlung nicht entlang dem ursprünglichen Weg zurückkehrt, sondern in einem kleinen Winkel 20 gespiegelt wird; und wobei eine stimulierte Emission des Laserkristalls (3) innerhalb der Laserkavität schwingt und durch die modengekoppelte Ausgabeanordnung (6–11) modengekoppelt ausgegeben wird; dadurch gekennzeichnet, dass der erste konkave Spiegel (5) eine Lücke aufweist, an der der Laserkristall (3) angeordnet ist, und dass sich eine Ausstrahlendfläche des Laserkristalls (3) in einer Kreisbogenfläche des ersten konkaven Spiegels (5) befindet.

Description

Technischer Bereich
Die Erfindung betrifft ein Ultrakurzpulslasergerät, insbesondere ein passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät.
Stand der Technik
Zusammen mit schnellem Entwicklung der Lasertechnik und erhöhten Anforderungen an ihrer Verwendung ist es eine Entwicklungsrichtung des Laserbereichs, auf einer kleinen, kompakten Einrichtung mit stabiler Funktion und Leistung in vollfesten Zustand ein Lasergerät mit hoher Leistung, hoher Lichtstrahlungsqualität, hohem Wirkungsgrad, hoher Stabilität und langer Lebensdauer. Bei verschiedenartigen Wissenschaftszweigen und Industrien steigt die Aufforderung auf Ultrakurzpulslaser Tag für Tag, insbesondere auf Pikosekundenlasergerät (die beispielsweise in den Bereichen wie z. B. Landesverteidigung, Industrie, ärztlicher Behandlung, Biologie etc.), die eine ausgebreitetere Verwendungsaussicht hat als ein Femtosekundenlasergerät. Daher ist es ein gegenwärtig wichtiges Forschungsobjekt, eine Pikosekundenlasergerät mit hoher Qualität, hohe Wirkungsgrad und hohe Stabilität zu entwickeln.
Bei einem vorhandenen modengekoppelten Pikosekundenlasergerät wird farbstoff-modengekoppelte Technik verwendet, wie z. B. bei der aus der chinesischen Patentanmeldung CN 1441521 A unter der Bezeichnung „Passiv modengekoppeltes Nd:YAG Pikosekundenlasergerät mit hohe Stabilität seiner lichtemittierenden Zeit (Passive mode-locking Nd:YAG picosecond laser with laser-emitting time in high stability)” bekannten technischen Lösung ist sein elektronisches Steuersystem komplex und hat ein riesiges Volumen. Darüber hinaus ist Farbstoff hochgiftig und hat nach einer gewissen Zeit gewechselt zu werden, wenn der Farbstoff verdünnt wird, daher hat es eine kurze Lebensdauer, was nicht förderlich für Ingenieursarbeit und schädig zur Gesundheit ist. Bei einer anderen vorhandenden modengekoppelten Pikosekundenlasergerät wird aktiv modengekoppelte Technik verwendet, wie z. B. bei chinesischen Patentanmeldung CN 2655477 Y unter der Bezeichnung „Laser diode pumped ps-level active mode-locking solid plane waveguide laser”. Da die Wellenleitertechnik noch nicht entwickelt wird, tragen die Fertigprodukte ein extrem niedriges Verhältnis, dadurch eine Serienproduktion solches Pikosekundenlasergerätes ziemlich schwierig ist, dazu hat ein aktives Phasenkoppeln eine schlimme Stabilität. Dazu ist vorhanden noch eine modengekoppelte Pikosekundenlasergerättechnik, die eine passiv modengekoppelte Technik zum Ermöglichen einer nidriegen Wiederholfrequenz, wie z. B. bei dem chinesischen Gebrauchsmuster CN 2765348 Y unter der Bezeichnung „Resonator-gedumptes vollfestes Pikosekundenlasergerät (Cavity dumping full-solid picosecond laser)”, bei dem resonator-gedumpte Riesenpulsschwingung durch Pockels-Zelle ermöglicht ist, was unwiederbringlich enorm schädig für SESAM ist.
In der DE 600 02 165 T2 ist ein Festkörperlaser mit passiver Modenkopplung und hoher Pulswiederholfrequenz beschrieben. Der Festkörperlaser umfasst einen Laserkristall mit einer optischen dielektrischen Beschichtung, welche eine hohe Transmission bei einer Pumpwellenlänge von 808 nm aufweist und hochreflektiv für eine Laserwellenlänge von 1064 nm ist. Außerdem ist eine Vorderseite des Laserkristalls so geschnitten und poliert, dass sie einen Winkel gleich dem Brewster-Winkel in der Tangentialebene bildet.
Des Weiteren beschreiben auch die EP 2 180 563 A1 , die US 2009/0086772 A1 , die US 6,834,064 B1 und die US 2005/0129082 A1 Laservorrichtungen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Bei einem oben genannten passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerät umfasst die modengekoppelte Ausgabeanordnung einen planen Auskoppelspiegel, eine zweite plan-konkave Linse und einen halbleidenden sättigbaren Absorber, wobei der plane Auskoppelspiegel ein halbdurchlässiger Spiegel zum Aufnehmen des Lasers aus dem Laserkristall und zum teilweisen Spiegeln desselben zur zweiten plan-konkaven Linse ist; und die zweite plan-konkave Linse den Laser aus dem planen Auskoppelspiegel spiegelt und senkrecht in den halbleidenden sättigbaren Absorber einstrahlen lässt.
Bei einem oben genannten passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerät umfasst die modengekoppelte Ausgabeanordnung eine zweite plan-konkave Linse, einen halbleitenden sättigbaren Absorber, einen Polarisator, eine 1/4-Wellenplatte und einen 45°-Spiegel, wobei der Polarisator den Laser aus dem Laserkristall aufnimmt und denselben durch die 1/4-Wellenplatte zur zweiten plan-konkaven Linse spiegelt; die zweite plan-konkaven Linse zum Aufnehmen des vom Polarisator spiegelten Lasers und zum Spiegeln desselben senkrecht in den halbleidenden sättigbaren Absorber spiegelt; und der 45°-Spiegel den aus dem halbleitenden sättigbaren Absorber zurückgespiegelten, durch die zweite plan-konkave Linse und die 1/4-Wellenplatte aus dem Polarisator ausgestrahlten Laser aufnimmt und denselben nach Spiegeln ausgibt.
Bei einem oben genannten passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerät ist der Laserkristall Nd: YVO4 oder Nd: GdVO4 in einer Abmessung von 5 mm × 5 mm × (3 mm~5 mm).
Bei einem oben genannten passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerät hat die erste plan-konkave Linse einen Abrundungsradius von 150 mm~800 mm Bei einem oben genannten passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerät sind auf der Einfallsebene des Laserkristalls einen einer Pumplichtwellenlänge entsprechenden Antireflex-Film und einen einer Ausgabelichtwellenlänge entsprechenden hoch reflektierenden Film aufgetragen, und ist auf der Ausstrahlendfläche einen der Ausgabelichtwellenlänge entsprechenden Antireflex-Film aufgetragen.
Das oben genannte passiv modengekoppelte Pikosekundenlasergerät umfasst weiter eine Fokus-Linse, die zwischen der Pumpquelle und den Laserkristall zum Fokussieren eines von der Pumpequelle erzeugten Pumplichtes zum Laserkristall angeordnet ist.
Im Vergleich zum Stand der Technik wird in dieser Erfindung die Gestaltung eins gleichwertig konfokalen Hohlraums als eine stabile Kavität zum Erstmal verwendet, sodass der Strahlengang vergrößert wird, eine Wiederholfrequenz verringert wird, und die Blasenfeldlänge und der Volumen erheblich verkleinert werden.
Dazu wird die Struktur dadurch kompakter, dass der Laserkristall an der Lücke der Laserkavität gelagert oder am Endteil der Laserkavität eingebettet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die hier dargestellten Zeichnungen sind nützlich für weitere Verständnis der Erfindung und spielen als ein Teil der Anmeldung. Die schematischen Ausführungsformen und Erläuterung dafür dienen zur Erklärungen der Erfindung, ohne die Erfindung unangemessen zu begrenzen. Es zeigen:
1 Schematische Daraufsicht eines passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerätes nach Ausführungsform 1 der Erfindung;
2 Ansicht von rechts einer ersten plan-konkaven Linse im passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerät nach Ausführungsform 1 der Erfindung;
3 Schematische Daraufsicht eines passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerätes nach Ausführungsform 2 der Erfindung;
4 Darstellung eines Vergleichs zwischen Übertragungen der Lichtstrahlung in einem konfokalen Hohlraum und in einem gleichwertig konfokalen Hohlraum eines passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerätes nach den Ausführungsformen der Erfindung.
Ausführungsformen
Im Folgenden wird die Erfindung hinsichtlich der Zeichnungen und anhand den Ausführungsformen detailliert erläutert.
Ausführungsform 1:
Wie in 1 umfasst ein erfindunggemäßes passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät der Ausführungsform 1: eine LD-Pumpquelle 1, eine Fokus-Linse 2, einen Laserkristall 3, einen Planspiegel 4, eine erste plan-konkave Linse 5 (Φ = 20 mm), einen Planen Auskoppelspiegel 6, eine zweite plan-konkave Linse 7 (Φ = 10 mm) und einen SESAM (halbleidenden sättigbaren Absorber) 8. Die LD-Pumpquelle 1 ist an einer Seite einer Einfallsebene des Laserkristalls 3 zum Pumpen des Laserkristalls gelagert; die Fokus-Linse 2 ist zwischen der Pumpquelle 1 und den Laserkristall 3 zum Fokussieren eines Pumplichtes aus der Pumpequelle 1 in den Laserkristall angeordnet, um den Nutzungsgrad des Pumplichtes zu erhöhen. Der Planspiegel 4 ist gegenüber einer konkaven Oberfläche der ersten plan-konkaven Linse 5 am Fokalradius der ersten plan-konkaven Linse 5 angeordnet und bildet dadurch zusammen mit derselben eine Laserkavität (gleichwertig konfokalen Hohlraum), und eine Normallinienrichtung des Planspiegels 4 und eine Achse (einer Horizontalrichtung entlang) der ersten plan-konkaven Linse 5 bilden einen kleinen spitzen Winkel, wobei dieser Winkel eine Winkelgröße von θ(0° < θ < 1°) hat. Dadurch kehrt die horizontal auf den Planspiegel 4 eingestrahlte Lichtstrahlung entlang dem ursprünglichen Weg nicht zurück, sondern wird sie in einem kleinen Winkel 28 gespiegelt.
Wie in 2 ist ein Stück Kreisbogen mit einer Höhe von 3 mm~5 mm von der ersten plan-konkaven Linse 5 entworfen, sodass eine Lücke auf der plan-konkaven Linse geformt ist. Der Laserkristall 3 liegt an der ersten plan-konkaven Linse 5 in der Stelle der Lücke, und eine Ausstrahlendfläche der Laserkristall 3 befindet sich im Wesentlich in derselben Kreisbogenfläche wie die Bogenfläche der ersten plan-konkaven Linse 5, oder der Laserkristall 3 kann auch am Endteil (die erste plan-konkave Linse 5) der Laserkavität „eingebettet”, um Bauraum zu sparen. Obwohl in 2 eine schematische Darstellung der entworfenen Lücke gezeigt ist, kann die Lücke auch in anderen Formen ausgeführt werden, solange der Laserkristall 3 angepasst aufgenommen sein kann. Der Laserkristall ist in einer Abmessung von 5 mm × 5 mm × (3 mm~5 mm), auf der Einfallsebene des Laserkristalls sind einen einer Pumplichtwellenlänge (808 nm) entsprechenden Antireflex-Film und einen einer Ausgabelichtwellenlänge (1064 nm) entsprechenden hoch reflektierenden Film aufgetragen, und auf der Ausstrahlendfläche ist einen der Ausgabelichtwellenlänge (1064 nm) entsprechenden Antireflex-Film aufgetragen. In dieser Ausführungsform kann als Laserkristall Nd: YVO4 oder Nd: GdVO4 sein, und der Winkelschnitt des Kristalls ist dadurch ermöglicht, dass der Schnitt durch der Ausgabe eines senkrecht polarisierten Lichtes durchgefuhrt wird. Hinsichtlich anderer Fälle kann auch Nd: YAG-Kristall verwendet werden, wenn eine Ausgabe eines polarisierten Lichtes nicht gefordert ist. Der Laserkristall 3 wird nach Einpackung seiner Seiten mit Indium-Platin in ein (nicht dargestelltes) Kühlkörper-Kupferstück gelegt und mit einem (nicht dargestellten) Bügel an der Lücke befestigt, und eine Temperatursteuerung wird mittels Wasserkühlung oder TEC (Halbleiter-Abkühlungs-Chip) durchgeführt. Da der Laserkristall 3 auf der ersten plan-konkaven Linse „eingebettet” ist, bildet der Laserkristall 3 ein Teil der Laserkavität und damit wird der Aufbau der Laserkavität kompakter.
Darüber hinaus bilden in dieser Ausführungsform der Plane Auskoppelspiegel 6, die zweite plan-konkave Linse 7 und der SESAM 8 eine modengekoppelte Ausgabeanordnung, und die Stelle, an der sie gelagert ist, kann mittels des Lasers ausgewiesen. Der Vorgang des Ausweisens ist wie folgend: Eine Laserstrahlung ist parallel zur Normallinienrichtung der ersten plan-konkaven Linse 5 vom Zentral des Laserkristalls 3 zum Planspiegel 4 eingestrahlt. Der Plane Auskoppelspiegel 6 ist auf dem Ausstrahllichtweg, den die Laserstrahlung durch kontinuierliche Reflexionen durchläuft, gelagert, die zweite plan-konkave Linse 7 dient zur Aufnahme des vom Planen Auskoppelspiegel 6 gespiegelten Lasers und zum gespiegelt senkrechten Einstrahlen desselben in den SESAM B. Solches Ausweisen ist nur eine beispielhafte Form der Stellen des Planen Auskoppelspiegels 6, der zweiten plan-konkaven Linse 7 und des SESAMs 8. Ein Fachmann soll verstehen, dass die Anordnung der modengekoppelten Ausgabeanordnung angemessen verändert werden darf, solange die modengekoppelte Ausgabe des Lasers ermöglichbar ist.
Der Arbeitsvorgang des passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerät nach dieser Ausführungsform läuft wie folgend:
Die LD-Pumpquelle 1 erzeugt Pumplaser von 808 nm, der senkrecht zur Fokus-Linse 2 eingestrahlt und nach Fokussierung durch die Fokus-Linse senkrecht auf die Einfallsebene des Laserkristalls 3 eingestrahlt, um desselben zu pumpen; das Pumplicht erregt einen Kristallarbeitsstoff, sodass seine Partikel-Anzahl umgekehrt ist, sich eine große Zahl von Partikeln ansammelt, sodass eine stimulierte Emission erzeugt wird, und ein von der stimulierte Emission erzeugtes Licht innerhalb der Laserkavität mehrmals gespiegelt und dannach durch die Einfallsebene des Laserkristalls 3 zum Planen Auskoppelspiegel 6 und dann wiederum zur zweiten plan-konkaven Linse 7 gespiegelt, und der Laser, nachdem er durch den SESAM 8 gespiegelt ist, wird durch die zweite plan-konkave Linse 7 in den Planen Auskoppelspiegel 6 eingestrahlt und vom Planen Auskoppelspiegel 6 ausgegeben. In dieser Ausführungsform fährt das von der stimulierte Emission erzeugte Licht innerhalb des von dem Planspiegel 4 und der Φ20 mm-plan-konkaven Linse gebildeten gleichwertig konfokalen Hohlraum insgesamt achtmal hin-und-rück, d. h. die Lichtstrahlung ist in der Reihenfolge A-B-C-D-E-F-G-D-A übertragen, und dann wiederum durch die Einfallsebene des Laserkristalls 3 zum Planen Auskoppelspiegel gespiegelt; durch gespiegelte Übertragung über den Planen Auskoppelspiegel 6 zur zweiten plan-konkaven Linse 7 wird die Lichtstrahlung wiederum auf den SESAM 8 fokussiert, damit Pikosekunden-Laser-Modenkoppelung ermöglicht ist.
Dazu ist der im System verwendete Plane Auskoppelspiegel 6 ein halbdurchlässiger Spiegel, der (die Lichtstralhlung) teilweise spiegelt und teilweise durchlässt, sodass beim System eine Dual-Ausgabe erfolgt. Der Plane Auskoppelspiegel 6 hat einen Laserdurchlassgrad von 5%–15%, und die Anordnung seines Winkels hat zu gewährleisten, dass der vom Laserkristall 3 empfangene Laser einen Einstrahlwinkel kleiner als 30° ist, damit ein Kleinwinkel-Spiegelung mit kleiner Lust erfolgt. Nach dem Erfolgen einer Resonanz-Modenkoppelung des Lasers wird der vom Laserkristall eingestrahlte Laser während der Resonanz teilweise als Ausgabe 1 durchgelassen und der von der zweiten plan-konkaven Linse 7 eingestrahlte Laser teilweise als Ausgabe 2 durchgelassen, und ausschließlich wird eine modengekoppelt Dual-Pikosekundenausgabe durchgeführt. Das Dual-Ausgabelicht ist zur Vergrößerung eines Signallichtes verwendbar, um Doppel-Frequenz-Laserausgabe zu erreichen.
Ausführungsform 2:
Wie in 3 umfasst das erfindunggemäßige passiv modenkoppelte Pikosekundenlasergerät nach der Ausführungsform 2: eine LD-Pumpquelle 1, eine Fokus-Linse 2, einen Laserkristall 3, einen Planspiegel 4, eine erste plan-konkave Linse 5, eine zweite plan-konkave Linse 7, einen SESAM 8, einen Polarisator 9, eine 1/4-Wellenplatte 10 und einen 45°-Spiegel 11. In dieser Ausführungsform werden die LD-Pumpquelle 1, die Fokus-Linse 2, der Laserkristall 3, der Planspiegel 4 und die erste plan-konkave Linse 5 in der gleichen Weise angeordnet wie in der Ausführungsform 1.
Die zweite plan-konkave Linse 7, der SESAM 8, der Polarisator 9, die 1/4-Wellenplatte 10 und der 45°-Spiegel 11 bilden eine modengekoppelte Ausgabeanordnung, und die Stelle, an der sie gelagert ist, kann mittels des Lasers ausgewiesen. Der Vorgang des Ausweisens ist wie folgend: Eine Laserstrahlung ist parallel zur Normallinienrichtung der ersten plan-konkaven Linse 5 vom Zentral des Laserkristalls 3 zum Planspiegel 4 eingestrahlt. Der Polarisator 9 ist auf dem Ausstrahllichtweg, den die Laserstrahlung durch kontinuierliche Reflexionen durchläuft, gelagert, und spiegelt die Laserstrahlung über die 1/4-Wellenplatte 10 zur zweiten plan-konkaven Linse 7, die zur Aufnahme des vom Polarisator 9 gespiegelten Lasers und zum gespiegelt senkrechten Einstrahlen desselben in den SESAM 8 dient, der 45°-Spiegel 11 empfangt den vom SESAM 8 zurückgespiegelten und über die zweite plan-konkave Linse 7 und die 1/4-Wellenplatte 10 vom Polarisator 9 ausgestrahlten Laser und spiegelt den Laser als Ausgabe. Solches Ausweisen ist nur eine beispielhafte Form der Stellen der zweiten plan-konkaven Linse 7, des SESAMs 8, des Polarisators 9, der 1/4-Wellenplatte 10 und des 45°-Spiegels 11. Der Fachmann soll verstehen, dass die Anordnung der modengekoppelten Ausgabeanordnung angemessen verändert werden darf, solange die modengekoppelte Ausgabe des Lasers ermöglichbar ist.
In dieser Ausführungsform kann als Laserkristall Nd: YVO4 oder Nd: GdVO4 sein, und der Winkelschnitt des Kristalls wird dadurch ermöglicht, dass der Schnitt durch der Ausgabe eines senkrecht polarisierten Lichtes durchgeführt wird. Daher gibt der Laserkristall 3 ein senkrecht polarisiertes Licht, das innerhalb des von dem Planspiegel 4 und der ersten plan-konkaven Linse 5 gebildeten gleichwertig konfokalen Hohlraums achtmall hin-und-rückfährt und wiederum über der Einfallsebene des Laserkristalls zum Polarisator 9 gespiegelt wird; der Laser wird über den Polarisator 9 (dessen Normallinienrichtung hinsichtlich der Lichteinstrahlung um einen Brewsterwinkel (etwa 57°) angeordnet ist) gespiegelt, läuft senkrecht durch die 1/4-Wellenplatte 10 durch, und wird nach dem Durchlauf durch die 1/4-Wellenplatte 10 ein zirkular polarisiertes Licht, und dann wird die Lichtstrahlung von der zweiten plan-konkaven Linse 7 auf den SESAM fokussiert, sodass eine Pikosekunden-Laser-Modenkoppelung (bei der die zweite plan-konkave Linse 7 eine Brennweite von 10 mm hat und der SESAM eine Oberflächengröße von 3 mm × 3 mm hat) erfolgt. Die Lichtstrahlung kehrt über die Spiegelung des SESAMs 8 entlang dem ursprünglichen Weg zurück, und läuft dann über die zweite plan-konkave Linse 7 gespiegelt senkrecht durch die 1/4-Wellenplatte 10 durch, sodass das zirkular polarisierte Licht ein eben polarisierte Licht wird, das eben polarisierte Licht ist durch den Polarisator 9 durchgelassen ausgegeben, und dann die Lichtstrahlung wird infolge der Spiegelung vom 45°-Spiegel 11 eben entlang des Systemlichtweges ausgestrahlt, wodurch eine modengekoppelte Pikosekundenausgabe des eben polarisierten Lichtes erfolgt. Damit wird das Systemvolumen verkleinert und die Ausgestaltung des mechanischen Aufbaus erleichtert.
4 ist eine Darstellung eines Vergleichs zwischen Übertragungen der Lichtstrahlung in einem beim Stand der Technik verwendeten konfokalen Hohlraum und in einem gleichwertig konfokalen Hohlraum eines passiv modengekoppelten Pikosekundenlasergerätes nach den Ausführungsformen der Erfindung. Es ist aus der Figur ersichtlich, dass die Lichtstrahlung innerhalb des von dem Planspiegel und der ersten plan-konkaven Linse (Φ = 20 mm) gebildeten gleichwertig konfokalen Hohlraum achtmall hin-und-rückkehrt, und die erste plan-konkave Linse 5 einen Abrundungsradius von 150 mm~800 mm und einen Durchmesser von 20 mm hat. Infolgendessen hat dieser Pikosekundenresonator mit dem gleichwertig konfokalen Hohlraum eine Gesamtstrahlenganglänge von 1 m~6 m und eine Pikosekundenpuls-Wiederholfrequenz von 25 MHz~150 MHz. Dieser gleichwertig konfokale Hohlraum mit einem Volumen wie eine Halbe des Volumens eines konfokalen Hohlraums hat einen fast gleichen Strahlengang wie der Letztere und ermöglicht eine niedrige Wiederhohlfrequenz, und solcher gleichwertig konfokale Hohlraum hat die Eigenschaften einer stabilen Kavität, und hat stabile Funktion und Leistung.

Claims

Passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät, welches eine Pumpquelle (1), einen Laserkristall (3), eine Laserkavität und eine modengekoppelte Ausgabeanordnung (6–11) umfasst, wobei die Pumpstrahlungsquelle (1) an einer Seite einer Einfallsebene des Laserkristalls (3) zum Pumpen des Laserkristalls (3) gelagert ist; und die Laserkavität einen Planspiegel (4) und einen ersten konkaven Spiegel (5) umfasst, wobei der Planspiegel (4) gegenüber einer konkaven Oberfläche des ersten konkaven Spiegels (5) am Fokalradius des ersten konkaven Spiegels angeordnet ist und eine Normallinienrichtung des Planspiegels (4) und die Achse des ersten konkaven Spiegels (5) einen kleinen Winkel θ bilden, wobei 0° < θ < 1° ist, so dass die auf den Planspiegel (4) eingestrahlte Lichtstrahlung nicht entlang dem ursprünglichen Weg zurückkehrt, sondern in einem kleinen Winkel 20 gespiegelt wird; und wobei eine stimulierte Emission des Laserkristalls (3) innerhalb der Laserkavität schwingt und durch die modengekoppelte Ausgabeanordnung (6–11) modengekoppelt ausgegeben wird; dadurch gekennzeichnet, dass der erste konkave Spiegel (5) eine Lücke aufweist, an der der Laserkristall (3) angeordnet ist, und dass sich eine Ausstrahlendfläche des Laserkristalls (3) in einer Kreisbogenfläche des ersten konkaven Spiegels (5) befindet.
Passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die modengekoppelte Ausgabeanordnung (6, 7, 8) einen planen Auskoppelspiegel (6), einen zweiten konkaven Spiegel (7) und einen halbleitenden sättigbaren Absorber (8) umfasst, wobei der plane Auskoppelspiegel (6) ein halbdurchlässiger Spiegel zum Aufnehmen der von der Laserkavität kommenden stimulierten Emission des Laserkristall (3) und zum teilweisen Spiegeln desselben zu dem zweiten konkaven Spiegel (7) ist; und der zweite konkave Spiegel (7) die von dem planen Auskoppelspiegel (6) kommende stimulierte Emission des Laserkristalls (3) spiegelt und senkrecht in den halbleitenden sättigbaren Absorber (8) strahlt.
Passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die modengekoppelte Ausgabeanordnung (7–11) einen zweiten konkaven Spiegel (7), einen halbleitenden sättigbaren Absorber (8), einen Polarisator (9), eine 1/4-Wellenplatte (10) und einen 45°-Spiegel (11) umfasst, wobei der Polarisator (9) die von der Laserkavität kommende stimulierte Emission des Laserkristalls (3) aufnimmt und durch die 1/4-Wellenplatte (10) zu dem zweiten konkaven Spiegel (7) spiegelt; der zweite konkave Spiegel (7) die vom Polarisator (9) kommende stimulierte Emission des Laserkristalls (3) senkrecht in den halbleitenden sättigbaren Absorber (8) spiegelt; und der 45°-Spiegel (11) die aus dem halbleitenden sättigbaren Absorber (8) zurückgespiegelte, über den zweiten konkaven Spiegel (7), die 1/4-Wellenplatte (10) und den Polarisator (9) geleitete stimulierte Emission des Laserkristalls (3) spiegelt und ausgibt.
Passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserkristall (3) Nd: YVO4 oder Nd: GdVO4 in einer Abmessung von 5 mm × 5 mm × (3 mm~5 mm) ist.
Passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste konkave Spiegel (5) einen Krümmungsradius von 150 mm~800 mm hat.
Passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Einfallsebene des Laserkristalls (3) ein einer Pumplichtwellenlänge entsprechender Antireflex-Film und ein einer Ausgabelichtwellenlänge entsprechender hoch reflektierender Film aufgetragen sind, und dass auf der Ausstrahlendfläche ein der Ausgabelichtwellenlänge entsprechender Antireflex-Film aufgetragen ist.
Passiv modengekoppeltes Pikosekundenlasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter umfasst: eine Fokus-Linse (2), die zwischen der Pumpquelle (1) und dem Laserkristall (3) zum Fokussieren eines von der Pumpquelle (1) erzeugten Pumplichtes zum Laserkristall (3) angeordnet ist.