TW201324992A - 超快雷射產生系統及其方法 - Google Patents

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Abstract

一種超快雷射產生系統及方法，包含一雷射信號產生器、一雷射信號放大器及一分光元件。該雷射信號產生器經配置以產生一第一奈秒脈衝雷射，該雷射信號放大器經配置以放大來自該雷射信號產生器之該第一奈秒脈衝雷射以產生一第二奈秒脈衝雷射，該第二奈秒脈衝雷射包含一皮秒脈衝雷射，該分光元件經配置以接收來自該雷射信號放大器之該第二奈秒脈衝雷射，並藉以分離出至少一皮秒脈衝雷射。

Description

超快雷射產生系統及其方法
本發明係關於一種超快雷射產生系統及其方法。
超快雷射可被應用於光資訊處理、資料傳輸、具有高時序解析度之光學探測、雷射手術及材料處理。現有的超快雷射產生機制有主動鎖模、被動鎖模與增益切換等三種。其中，主動鎖模係在共振腔內置入適當的損耗調變元件(如聲光調變元件或電光調變元件)並使調變的頻率正好等於由共振腔所決定的相鄰縱模頻率間隔。
被動鎖模係將可飽和吸收體置於雷射共振腔內，不需要外界附加的調變源，而是靠飽和吸收體本身與雷射相互作用的固有特性，因此這種鎖模技術稱為被動鎖模技術。
增益切換能讓雷射釋出相當高能量峰值的脈衝光，以增益切換觸發的雷射，具有遠比以連續波觸發方式所觸發的雷射還要高的能量。
本揭露之一實施例揭示一種超快雷射產生系統，超快雷射產生系統包含一雷射信號產生器、一雷射信號放大器及一分光元件。該雷射信號產生器經配置以產生一第一奈秒脈衝雷射，該雷射信號放大器經配置以放大來自該雷射信號產生器之該第一奈秒脈衝雷射以產生一第二奈秒脈衝雷射，該第二奈秒脈衝雷射包含一皮秒脈衝雷射。該分光元件經配置以接收來自該雷射信號放大器之該第二奈秒脈衝雷射，並藉以分離出該皮秒脈衝雷射。本揭露之一實施例揭示一種超快雷射產生系統，包含一雷射信號產生器、一雷射信號放大器及一分光元件。該雷射信號產生器經配置以產生一第一奈秒脈衝雷射，該雷射信號放大器經配置以放大來自該雷射信號產生器之該第一奈秒脈衝雷射以產生一第二奈秒脈衝雷射，該第二奈秒脈衝雷射包含一皮秒脈衝雷射。該分光元件經配置以接收來自該雷射信號放大器之該第二脈衝雷射，並藉以分離出該皮秒脈衝雷射。其中，該雷射信號產生模組完成一上升輸出能量之改變時間係小於一奈秒。
本揭露之一實施例揭示一種超快雷射產生方法，其步驟包含產生一第一奈秒脈衝雷射，放大該第一奈秒脈衝雷射使其成為一第二奈秒脈衝雷射，以及從該第二奈秒脈衝雷射中分離出至少一皮秒脈衝雷射。
上文已經概略地敍述本揭露之技術特徵，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應可瞭解，下文揭示之概念與特定實施例可作為基礎而相當輕易地予以修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應可瞭解，這類等效的建構並無法脫離後附之申請專利範圍所提出之本揭露的精神和範圍。
本揭露提供一種由一奈秒脈衝雷射分離出一皮秒脈衝雷射之超快雷射產生系統及其方法。
圖1係本揭露一實施例之超快雷射產生系統的示意圖。在本揭露之一實施例中，該超快雷射產生系統10包含一雷射信號產生器11，一雷射信號放大器13及一分光元件17。一光纖12經配置耦接該雷射信號產生器11及該雷射信號放大器13，並傳送來自該雷射信號產生器11之一第一奈秒脈衝雷射至該雷射信號放大器13。在一些實施例中，該雷射信號產生器11可為一雷射源。在一些實施例中，雷射源以脈衝方式驅動以產生該第一奈秒脈衝雷射及其重複率小於1MHz。在一些實施例中，該第一奈秒脈衝雷射包含小於一千奈秒之脈衝寬度。
而該雷射信號放大器13經配置以放大該第一奈秒脈衝雷射以產生一第二奈秒脈衝雷射15，並傳送至該分光元件17。第二奈秒脈衝雷射可包含一皮秒脈衝雷射18，該分光元件17經配置以分離出該皮秒脈衝雷射18。在一些實施例中，該皮秒脈衝雷射18之脈衝寬度小於10-9秒。在一些實施例中，該分光元件17可為一光柵、一菱鏡、一繞射元件或一濾光片。在一些實施例中，該皮秒脈衝雷射18通過該分光元件17之後，又經過至少一光放大器19放大。本揭露之另一實施例中，該雷射信號產生器11完成一上升或一下降輸出能量之改變時間係小於一千奈秒。
圖2係為本揭露一實施例之超快雷射產生系統的雷射信號放大器之結構示意圖。如圖2所示之雷射信號放大器具有幫浦波長，例如800+/-20nm、900~1000nm或1040+/-20nm。另，該雷射信號放大器13係包含一光隔離器27、一激發源23、一光結合器21及一信號增益光纖25。在一些實施例中，該信號增益光纖係可為一摻鐿光纖。在一些實施例中，該激發源23可具有大於或等於五百毫瓦之激發能量。該光纖12將來自該雷射信號產生器11之該第一脈衝雷射經由該光隔離器27傳送至該光結合器21，激發源23耦接光結合器21，提供一激發光，從而產生第二奈秒脈衝雷射15，第二奈秒脈衝雷射15經由該信號增益光纖25傳送至該分光元件17。
圖3係為本揭露一實施例之超快雷射產生系統之產生第二奈秒脈衝雷射之示意圖。該產生條件僅為示例，但不應以此為限。如圖3所示，於快速上昇時間時，該第一奈秒脈衝雷射會藉由該激發源23之激發能量使該第一奈秒脈衝雷射之能量快速地由基態提昇至激發態，接下來，使該第一奈秒脈衝雷射吸收激發態原子之能量以產生該第二奈秒脈衝雷射。其中，該第二奈秒脈衝雷射具有30KHz之重複率、100奈秒之脈衝寬度以及106mW之信號功率。而該激發源23之激發能量為0.9W。
圖4係為圖3之超快雷射產生系統的快速上昇時間之放大示意圖。如圖4所示，當該雷射信號產生器11中的雷射強度由百分之十上升到百分之九十的所需時間小於一奈秒時，即該第一奈秒脈衝雷射之能量快速地由基態提昇至激發態之所需時間小於一奈秒，接下來，使該第一奈秒脈衝雷射之能量由激發態急速地降低以產生該第二奈秒脈衝雷射。圖5係為本揭露一實施例之超快雷射產生系統的從第二奈秒脈衝雷射分離出至少一皮秒脈衝雷射之示意圖。請同時參照圖1，該第二奈秒脈衝雷射15於該分光元件17中，可被分離出該皮秒脈衝雷射18。在一些實施例中，由於該奈秒脈衝雷射15與該皮秒脈衝雷射18之相異波長，因此可利用可分離不同波長光之分光元件17將該皮秒脈衝雷射18自該第二奈秒脈衝雷射15分離出來。
圖6係為本揭露一實施例之超快雷射產生方法之流程圖。於步驟S501，產生一第一奈秒脈衝雷射。於步驟S503，放大該第一奈秒脈衝雷射使其成為一第二奈秒脈衝雷射，該第二奈秒脈衝雷射包含一皮秒脈衝雷射。於步驟S505，從該第二奈秒脈衝雷射中分離出至少一皮秒脈衝雷射。在一些實施例中，該第一奈秒脈衝雷射具有小於一千奈秒之脈衝寬度。在一些實施例中，該第一奈秒脈衝雷射之重複率小於1MHz。在一些實施例中，該皮秒脈衝雷射小於10-9秒。
本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本揭露精神和範圍內，本揭露之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多製程可以不同之方法實施或以其它製程予以取代，或者採用上述二種方式之組合。
此外，本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實施例的製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於本揭露教示及揭示製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功能，而達到實質相同的結果，亦可使用於本揭露。因此，以下之申請專利範圍係用以涵蓋用以此類製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。
10．．．超快雷射產生系統
11．．．雷射信號產生器
12．．．光纖
13．．．雷射信號放大器
15．．．第二奈秒脈衝雷射
17．．．分光元件
18．．．皮秒脈衝雷射
19．．．放大器
21．．．光結合器
23．．．激發源
25．．．信號增益光纖
27．．．光隔離器
S501～S505．．．步驟
圖1係本揭露一實施例之超快雷射產生系統的示意圖；
圖2係為本揭露一實施例之超快雷射產生系統的雷射信號放大器之結構示意圖；
圖3係為本揭露一實施例之超快雷射產生系統之產生第二奈秒脈衝雷射之示意圖；
圖4係為圖3之超快雷射產生系統的快速上昇時間之放大圖；
圖5係為本揭露一實施例之超快雷射產生系統的從第二奈秒脈衝雷射分離出至少一皮秒脈衝雷射之示意圖；及
圖6係為本揭露一實施例之超快雷射產生方法之流程圖。
10．．．超快雷射產生系統
11．．．雷射信號產生器
12．．．光纖
13．．．雷射信號放大器
15．．．第二奈秒脈衝雷射
17．．．分光元件
18．．．皮秒脈衝雷射
19．．．放大器

Claims (20)

  1. 一種超快雷射產生系統，包含：一雷射信號產生器，其經配置以產生一第一奈秒脈衝雷射；一雷射信號放大器，其經配置以放大該第一奈秒脈衝雷射以產生一第二奈秒脈衝雷射，該第二奈秒脈衝雷射包含一皮秒脈衝雷射；以及一分光元件，其經配置以接收該第二奈秒脈衝雷射，並分離出該皮秒脈衝雷射。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之超快雷射產生系統，其中該雷射信號放大器包含一信號增益光纖。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之超快雷射產生系統，其中該雷射信號放大器另包含一激發源，其激發能量大於或等於五百毫瓦。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之超快雷射產生系統，其中該分光元件包含一光柵、一菱鏡、一繞射元件或一濾光片。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之超快雷射產生系統，其中該皮秒脈衝雷射之脈衝寬度小於10-9秒。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之超快雷射產生系統，其中雷射信號產生器係為以脈衝方式驅動以產生該第一奈秒脈衝雷射，其重複率小於1MHz。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之超快雷射產生系統，其中該皮秒脈衝雷射通過該分光元件後又經過至少一光放大器放大。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之超快雷射產生系統，其中該雷射信號產生器係為一雷射源，經配置以產生該第一奈秒脈衝，其脈衝寬度小於一千奈秒。
  9. 一種超快雷射產生系統，包含：一雷射信號產生器，其經配置以產生一第一奈秒脈衝雷射；一雷射信號放大器，其經配置以放大該第一奈秒脈衝雷射以產生一第二奈秒脈衝雷射，該第二奈秒脈衝雷射包含一皮秒脈衝雷射；以及一分光元件，其經配置以接收該第二奈秒脈衝雷射，並分離出該皮秒脈衝雷射；其中，該雷射信號產生器完成一上升輸出能量之改變時間係小於一奈秒。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之超快雷射產生系統，其中該雷射信號放大器包含一信號增益光纖。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之超快雷射產生系統，其中該雷射信號放大器另包含一激發源，其激發能量大於或等於五百毫瓦。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之超快雷射產生系統，其中該分光元件包含一光柵、一菱鏡、一繞射元件或一濾光片。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之超快雷射產生系統，其中該皮秒脈衝雷射之脈衝寬度小於10-9秒。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之超快雷射產生系統，其中該雷射信號產生器係為以脈衝方式驅動以產生該第一奈秒脈衝雷射，其重複率小於1MHz。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之超快雷射產生系統，其中該皮秒脈衝雷射通過該分光元件後又經過至少一光放大器放大。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之超快雷射產生系統，其中該雷射信號產生器係為一雷射源，經配置以產生該第一奈秒脈衝，其脈衝寬度小於一千奈秒。
  17. 一種超快雷射產生方法，其步驟包含：產生一第一奈秒脈衝雷射；放大該第一奈秒脈衝雷射使其成為一第二奈秒脈衝雷射，該第二奈秒脈衝雷射包含一皮秒脈衝雷射；以及從該第二奈秒脈衝雷射中分離出該皮秒脈衝雷射。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之超快雷射產生方法，其中該第一奈秒脈衝雷射具有小於一千奈秒之脈衝寬度。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之超快雷射產生方法，其中該皮秒脈衝雷射小於10-9秒。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之超快雷射產生方法，其中該第一奈秒脈衝雷射之重複率小於1MHz。
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