TWI469462B - 時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置 - Google Patents

Description

時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置

本揭露係為一種雷射輸出裝置，尤其是指一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置。

習知技術的奈妙(ns)雷射，所產生的鑽孔深度，及寬度，如圖1所示，相較於皮秒(ps)雷射，較易產生粗糙的毛邊，雷射剝除品質也較差。

習知技術的皮秒(ps)雷射，係使用增益切換(gain switched diode)、固態雷射(DPSS diode pumped Micro chip)、鎖模(SESAM passively mode locked)、以及高速半導體(direct diode)等技術。其中增益切換(gain switched diode)易產生第二次脈衝尾峰(second peak pulse tail)，如圖2所示，脈衝能量很低，約數百pJ，且小訊號的皮秒脈衝寬度易放大變長為奈秒等級，因此訊號不易放大，造成雷射成本容易增加。此外中心波長飄移易受環境影響，導致雷射二極體種子源溫度飄移造成雷射輸出不穩定。習知技術的高速半導體(direct diode)技術，雖易與光纖雷射結合，且易監控光功率與溫度，但短脈衝電路驅動器昂貴，且市售產品最短脈衝寬度輸出約600皮秒(ps)，且須配合搭配驅動電路，藉以產生光脈衝。習知技術的固態雷射(DPSS diode pumped Micro chip)，係利用微晶片(Micro chip)方式，搭配固態雷射DPSS晶體產生，但脈衝寬度略大，市售脈衝寬度500皮秒以上。

本揭露提供一種時間調制差旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，於雷射二極體(LD外加一外部反射器，利用奈秒電訊號與光行走外部反射器，造成時間差，藉由旁波段增益產生皮秒等級脈衝輸出。皮秒脈衝在雷射二極體(LD)與外部反射器產生，無需固定特定參數，其中『重複率』、『電訊號脈衝驅動時間寬度』、『波長』皆可調制。

本揭露的短脈衝皮秒(ps)雷射，在高峰值功率與低熱加工驗證，加工效果比相同平均功率的奈秒(ns)與連續光較佳。在材質加工、生醫與非線性應用上具有潛力。本揭露一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，脈衝寬度(Pulse width)約100皮秒(ps)，重複率可微調，脈衝能量(Pulse energy)約10nJ，加上全光纖輸出，其能量穩定度高。

在第1實施例中，本揭露提供一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，利用一長脈衝奈秒雷射二極體，透過溫控以及脈衝重複率以及脈衝寬度可程控調整特性，搭配外部光纖反射腔，輸出一脈衝寬度窄約1000倍的超短皮秒脈衝。其包含有：至少一脈衝驅動調制器、一雷射二極體、一外部反射器、一波長篩選器。其中包含該至少一脈衝驅動調制器；一雷射二極體，其第1端係接合該脈衝驅動調制器，係具有可程式控制半導體光輸出的奈秒脈衝重複率與脈衝寬度；一外部反射器，該雷射二極體輸出端的第2端，接合該外部反射器輸入端的第3端；以及一波長篩選器，其第5端係接合於該外部反射器輸出端的第4端，該波長篩選器係阻擋長波長的一第1波長脈衝的 雷射訊號，並於波長篩選器的第6端，輸出單根短波長的一第2波長皮秒短脈衝雷射訊號。

在第2實施例中，本揭露提供一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，該外部反射器，包含有：一延長光纖，其中一端係接合該雷射二極體的其中一端；一光纖耦合器，其中一端係接合該延長光纖的其中一端，其中另一端，係接合該外部反射器的其中一端；一反射耦合器，其中一環路光纖輸入端的其中一端係接該反射耦合器的其中一端，該環路光纖的輸出端其中一端，係接該反射耦合器的其中一端；以及一波旁段篩選器，其中該波旁段篩選器的輸入端其中一端，係接合該環路光纖，並經由該環路光纖輸入端的其中一端，將傳輸輸入的該雷射訊號，輸入該其中一端，再由波旁段篩選器的輸出端其中一端，輸出該雷射訊號至該環路光纖的輸出端其中一端。

在第3實施例中，本揭露提供一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，該外部反射器，包含有：一延長光纖，其中一端係接合該雷射二極體的其中一端；以及一第2波長反射器，其中一端係接合該延長光纖的其中一端，其中另一端係接合該外部反射器的第4端。

在第4實施例中，本揭露提供一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，該外部反射器，包含有：一延長光纖，其中一端係接合該雷射二極體的其中一端；一光纖耦合器，其中一端係接合該延長光纖的其中一端，該光纖耦合器其中另一端，係接合該外部反射器的其中一端；以及一反射鏡，其中一端係接合該光纖耦合器的其中一端。

本揭露第1實施例，如圖5、圖6、圖7，係一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其包含有：至少一脈衝驅動調制器11、一外部反射器21、以及一波長篩選器17。其中包含至少一脈衝驅動調制器11；一雷射二極體12，其第1端22係接合該脈衝驅動調制器11，該雷射二極體12係具有可程式控制半導體光輸出的奈秒脈衝重複率與脈衝寬度，搭配一外部反射器21，該雷射二極體12輸出端的第2端23，接合該外部反射器21輸入端的第3端24；以及一波長篩選器17，其第5端26係接合於該外部反射器21輸出端的第4端25，該波長篩選器17係阻擋長波長的一第1波長脈衝40的雷射訊號，並於波長篩選器的第6端27，輸出單根短波長的一第2波長皮秒短脈衝41的雷射訊號。

其中該雷射二極體12，於第1時間點輸出該第1波長脈衝40，由第1時間點進入第2時間點時，該第1波長脈衝40經由該外部反射器21，反射該第1波長脈衝40的旁波段至該雷射二極體12，形成第2波長脈衝41，如圖3所示，該外部反射器21並將該第1波長脈衝40濾除，由第2時間點進入第3時間點時，該第2波長脈衝41落入該雷射二極體12關閉的擷取時段內，如圖4所示，並形成該第2波長皮秒短脈衝42，經由該雷射二極體12，可放大該第2波長皮秒短脈衝42的雷射訊號強度，由第3時間點進入第4時間點時，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝42至該外部反射器21，由第4時間點進入第5 時間點時，由該外部反射器21，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝42至該波長篩選器17，由第5時間點進入第6時間點時，該波長篩選器17，濾除第1波長脈衝40的雷射訊號，並輸出單根短波長的該第2波長皮秒短脈衝42的雷射訊號。

該雷射二極體12經由控制溫度，調整主波長第1波長脈衝40的波長，以相應調整第1波長脈衝40的波長，其中主波長第1波長脈衝40的波長係奈秒光源。其中該脈衝驅動調制器11的調制範圍，係1至1,000,000次/秒(Hz)，脈衝的寬度範圍係1ns~100μs，該脈衝驅動調制器11，係可調整雷射光源的脈衝波長寬度以及重複率。該雷射二極體12，產生主波長第1波長係奈秒的該雷射訊號，其輸出波長範圍係800nm~1600nm。

本揭露第2實施例，如圖5所示，其中該外部反射器21，包含有：一延長光纖13、一光纖耦合器14、一反射耦合器15、以及一波旁段篩選器16。其中該延長光纖13，其第16端37係接合該雷射二極體12的第2端23；該一光纖耦合器14，其第7端28係接合該延長光纖的第17端38，另一端第18端39，係接合該外部反射器21的第4端25；該反射耦合器15，其中一環路光纖輸入端的第19端45係接該反射耦合器15的第10端31，該環路光纖的輸出端第20端46，係接該反射耦合器15的第10端31；以及該波旁段篩選器16，其中該波旁段篩選器的輸入端第11端32，係接合該環路光纖，並經由該環路光纖輸入端的第19端45，將傳輸輸入的該雷射訊號，輸入該第11端32， 再由波旁段篩選器的輸出端第12端33，輸出該雷射訊號至該環路光纖的輸出端第20端46。

該光纖耦合器14，光場分割比例為1%~99%，係用以分光奈秒的該雷射訊號。該反射耦合器15，光場分割比例為1%~99%，係用以分光該雷射訊號。該波旁段篩選器16，篩選範圍係800nm~1600nm，並由第11端32輸入的該雷射訊號，經由該波旁段篩選器16，篩選該第1波長脈衝40的旁波段，形成該第2波長脈衝41，再由該波旁段篩選器16的輸出端第12端33輸出該第2波長脈衝41後，該第2波長脈衝41依序經該反射耦合器15、以及該反射耦合器15返回該雷射二極體12。

本揭露第3實施例，如圖6所示，該外部反射器21，包含有：一延長光纖13、以及一第2波長反射器18。其中該延長光纖13，其第16端37係接合該雷射二極體12的第2端23；以及一第2波長反射器18，其第13端34係接合該延長光纖13的第17端38，其第14端35係接合該外部反射器21的第4端25。其中該第2波長反射器18，係光纖光柵，或鍍膜光纖，用以部分反射輸入該第2波長反射器18中的該第2波長脈衝41後，經由該延長光纖13，再將該部分反射的該第2波長脈衝41，傳輸至該外部反射器21的第3端24。

本揭露第4實施例，如圖7所示，該外部反射器21，包含有：一延長光纖13、一光纖耦合器14、以及一反射鏡19。其中該延長光纖13，其第16端37係接合該雷射二極體12的第2端23；該光纖耦合器14，其第7端28係接合 該延長光纖13的第17端38，該光纖耦合器14第17端39，係接合該外部反射器21的第4端25；以及該反射鏡19，其第15端36係接合該光纖耦合器14的第8端29。其中該反射鏡19，係用以反射輸入該第2波長反射器18中的該第2波長脈衝41後，經由該光纖耦合器14，再將該反射的該第2波長脈衝41，傳輸至該外部反射器21的第3端24。

上述第2、3、4實施例的該外部反射器21，於第1實施例中，均經由該雷射二極體12，於第1時間點輸出該第1波脈衝，由第1時間點進入第2時間點時，該第1波長脈衝40經由該外部反射器21，反射該第1波長脈衝40的旁波段至該雷射二極體12，形成第2波長脈衝41，該外部反射器21並將該第1波長脈衝40濾除，由第2時間點進入第3時間點時，該第2波長脈衝41落入該雷射二極體12關閉的擷取時段內，並形成該第2波長皮秒短脈衝42，經由該雷射二極體12，放大該第2波長皮秒短脈衝42的雷射訊號強度，由第3時間點進入第4時間點時，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝42至該外部反射器21，由第4時間點進入第5時間點時，由該外部反射器21，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝42至該波長篩選器17，由第5時間點進入第6時間點時，該波長篩選器17，濾除第1波長脈衝40的雷射訊號，並輸出單根短波長的該第2波長皮秒短脈衝42的雷射訊號。

本揭露第2、3、4實施例的該延長光纖13，其長度係 可調整，以使經由該外部反射器20反射的該第2波長脈衝41，反射後傳輸至該雷射二極體12的時間點，正好讓該雷射二極體12在第2時間點進入第3時間點時，使反射後的該第2波長脈衝41，落入該雷射二極體12關閉的擷取時段內，並形成該第2波長皮秒短脈衝42，經由該雷射二極體12，放大該第2波長皮秒短脈衝42的雷射訊號強度。此外該雷射二極體12關閉的擷取時段，也可調整，如圖4所示，以使反射後傳輸至該雷射二極體12的時間點，正好讓該雷射二極體12在第2時間點進入第3時間點時，使反射後的該第2波長脈衝41，落入該雷射二極體12關閉的擷取時段內，並形成該第2波長皮秒短脈衝42。

本揭露第1時間點進入第2時間點時，如圖3所示，第2實施例係經由該第11端輸入的該雷射訊號，經由該波旁段篩選器16，篩選該第1波長脈衝40的旁波段，形成該第2波長脈衝41，如圖3所示，再由該波旁段篩選器16的輸出端第12端輸出該第2波長脈衝41後，該第2波長脈衝41依序經該反射耦合器15、以及該反射耦合器15後，返回該雷射二極體。本揭露第1時間點進入第2時間點時，第3實施例係經由該第2波長反射器18，用以篩選該第1波長脈衝40的旁波段，並部分反射輸入該第2波長反射器18中的該第2波長脈衝41後，經由該延長光纖13，再將該部分反射的該第2波長脈衝41，傳輸至該外部反射器20的第3端後，返回該雷射二極體。本揭露第1時間點金入第2時間點時，第4實施例係經由該反射鏡19，用以篩選該第1波長脈衝40的旁波段，並反射輸入該第2波長反射 器18中的該第2波長脈衝41後，經由該光纖耦合器14，再將該反射的該第2波長脈衝41，傳輸至該外部反射器20的第3端後，返回該雷射二極體。

本揭露的該雷射二極體12，其係利用溫度飄移方式，搭配程控長脈衝的第1波長脈衝40的雷射光重複率以及脈衝寬度，最後利用外部反射器的時間差，達到第2波長皮秒短脈衝42的皮秒脈衝輸出，如圖8所示，其中縱軸係脈衝強度，由其中一橫軸的脈衝持續時間(pulse duration)，該第1波長脈衝40的脈衝持續時間(pulse duration)約100奈秒(ns)，該第2波長皮秒短脈衝42的脈衝持續時間(pulse duration)約100皮秒(ps)。圖8所示中，其中另一橫軸，係利用溫度飄移方式，搭配程控長脈衝的第1波長脈衝40的雷射光重複率以及脈衝寬度，其中溫度飄移方式的波長控制範圍係1064nm~1080nm。

如圖9所示，係本揭露的實施例，一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置的電子驅動板，其係具有可調所輸出的雷射訊號波長，並可控制該雷射二極體12的穩定度及安全性，還包括具有可調整重複率係KHz~MHz，以及脈衝範圍大於20ns。

如圖10所示，係本揭露的實施例，圖9中電子驅動板的輸出示波器量測圖，其中量測輸出的第2波長皮秒短脈衝42係107皮秒(ps)。

以上所述，乃僅記載本創作為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本創作專利實施之範圍。即凡與本創作專利申請範圍文義相 符，或依本創作專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本創作專利範圍所涵蓋。

11‧‧‧脈衝驅動調制器

12‧‧‧雷射二極體

13‧‧‧延長光纖

14‧‧‧光纖耦合器

15‧‧‧反射耦合器

16‧‧‧波旁段篩選器

17‧‧‧波長篩選器

18‧‧‧第2波長反射器

19‧‧‧反射鏡

21‧‧‧外部反射器

22‧‧‧第1端

23‧‧‧第2端

24‧‧‧第3端

25‧‧‧第4端

26‧‧‧第5端

27‧‧‧第6端

28‧‧‧第7端

29‧‧‧第8端

30‧‧‧第9端

31‧‧‧第10端

32‧‧‧第11端

33‧‧‧第12端

34‧‧‧第13端

35‧‧‧第14端

36‧‧‧第15端

37‧‧‧第16端

38‧‧‧第17端

39‧‧‧第18端

40‧‧‧第1波長脈衝

41‧‧‧第2波長脈衝

42‧‧‧第2波長皮秒短脈衝

45‧‧‧第19端

46‧‧‧第20端

圖1 奈秒與皮秒雷射脈衝切削比較圖。

圖2 增益切換產生第二次脈衝尾峰示意圖。

圖3 第1波長脈衝及旁波段第2波長脈衝示意圖。

圖4 雷射二極體開閉取樣第2波長皮秒脈衝示意圖。

圖5 時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置第2實施例圖。

圖6 時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置第3實施例圖。

圖7 時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置第4實施例圖。

圖8 第1波長脈衝的奈秒脈衝轉成旁波段增益第2波長皮秒短脈衝示意圖。

圖9 一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置的電子驅動板。

圖10 本揭露的實施例輸出第2波長皮秒短脈衝的示波器量測圖。

11‧‧‧脈衝驅動調制器

12‧‧‧雷射二極體

13‧‧‧延長光纖

14‧‧‧光纖耦合器

15‧‧‧反射耦合器

16‧‧‧波旁段篩選器

17‧‧‧波長篩選器

21‧‧‧外部反射器

22‧‧‧第1端

23‧‧‧第2端

24‧‧‧第3端

25‧‧‧第4端

26‧‧‧第5端

27‧‧‧第6端

28‧‧‧第7端

29‧‧‧第8端

30‧‧‧第9端

31‧‧‧第10端

32‧‧‧第11端

33‧‧‧第12端

37‧‧‧第16端

38‧‧‧第17端

39‧‧‧第18端

Claims (25)

1. 一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其包含有：至少一脈衝驅動調制器；一雷射二極體，其中一端係接合該脈衝驅動調制器，係具有可程式控制半導體光輸出的奈秒脈衝重複率與脈衝寬度；一外部反射器，該雷射二極體輸出端的其中一端，接合該外部反射器輸入端的其中一端；以及一波長篩選器，其中一端係接合於該外部反射器輸出端的其中一端，該雷射二極體輸出一具有第1波長脈衝之雷射訊號，該第1波長脈衝經由該外部反射器，反射該第1波長脈衝的旁波段至該雷射二極體，形成第2波長脈衝，利用該外部反射器反射該第1波長脈衝的旁波段的時間差，該第2波長脈衝落入該雷射二極體關閉的擷取時段內，並形成第2波長皮秒短脈衝，由該波長篩選器對該第2波長皮秒短脈衝進行篩選，並輸出單根短波長的該第2波長皮秒短脈衝的雷射訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體，於第1時間點輸出該第1波長脈衝，由第1時間點進入第2時間點時，該第1波長脈衝經由該外部反射器，反射該第1波長脈衝的旁波段至該雷射二極體，形成該第2波長脈衝，該 外部反射器並將該第1波長脈衝濾除，由第2時間點進入第3時間點時，該第2波長脈衝落入該雷射二極體關閉的擷取時段內，並形成該第2波長皮秒短脈衝，經由該雷射二極體，放大該第2波長皮秒短脈衝的雷射訊號強度，由第3時間點進入第4時間點時，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝至該外部反射器，由第4時間點進入第5時間點時，由該外部反射器，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝至該波長篩選器，由第5時間點進入第6時間點時，該波長篩選器，濾除第1波長脈衝的雷射訊號，並輸出單根短波長的該第2波長皮秒短脈衝的雷射訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體經由控制溫度，調整主波長第1波長脈衝的波長，以相應調整第1波長脈衝的波長，其中主波長第1波長脈衝的波長係奈秒光源。
4. 如申請專利範圍第3項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該脈衝驅動調制器的調制範圍，係1至1,000,000次/秒(Hz)，脈衝的寬度範圍係1ns~100μs。
5. 如申請專利範圍第4項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體，產生主波長第1波長係奈秒的該雷射訊號，其輸出波長範圍係800nm~1600nm。
6. 一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其包 含有：至少一脈衝驅動調制器；一雷射二極體，其中一端係接合該脈衝驅動調制器，係具有可程式控制半導體光輸出的奈秒脈衝重複率與脈衝寬度；一外部反射器，該雷射二極體輸出端的其中一端，接合該外部反射器輸入端的其中一端；以及一波長篩選器，其中一端係接合於該外部反射器輸出端的其中一端，該波長篩選器係阻擋長波長的一第1波長脈衝的雷射訊號，並於波長篩選器的其中一端，輸出單根短波長的一第2波長脈衝的雷射訊號；其中該外部反射器，包含有：一延長光纖，其中一端係接合該雷射二極體的其中一端；一光纖耦合器，其中一端係接合該延長光纖的其中一端，其中另一端，係接合該外部反射器的其中一端；一反射耦合器，其中一環路光纖輸入端的其中一端係接該反射耦合器的其中一端，該環路光纖的輸出端其中一端，係接該反射耦合器的其中一端；以及一波旁段篩選器，其中該波旁段篩選器的輸入端其中一端，係接合該環路光纖，並經由該環路光纖輸入端的其中一端，將傳輸輸入的該雷射訊號，輸入該波旁段篩選器的輸入端其中一端，再由波旁段篩選器的輸出端其中一端，輸出該雷射訊號至該環路光纖的輸出端 其中一端。
7. 如申請專利範圍第6項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體，於第1時間點輸出該第1波長脈衝，由第1時間點進入第2時間點時，該第1波長脈衝經由該外部反射器，反射該第1波長脈衝的旁波段至該雷射二極體，形成第2波長脈衝，該外部反射器並將該第1波長脈衝濾除，由第2時間點進入第3時間點時，該第2波長脈衝落入該雷射二極體關閉的擷取時段內，並形成該第2波長皮秒短脈衝，經由該雷射二極體，放大該第2波長皮秒短脈衝的雷射訊號強度，由第3時間點進入第4時間點時，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝至該外部反射器，由第4時間點進入第5時間點時，由該外部反射器，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝至該波長篩選器，由第5時間點進入第6時間點時，該波長篩選器，濾除第1波長脈衝的雷射訊號，並輸出單根短波長的該第2波長皮秒短脈衝的雷射訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體經由控制溫度，調整主波長第1波長脈衝的波長，以相應調整第1波長脈衝的波長，其中主波長第1波長脈衝的波長係奈秒光源。
9. 如申請專利範圍第8項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該脈衝驅動調制器的調制範圍，係1至1,000,000次/秒(Hz)，脈衝的寬度範圍係1 ns~100μs。
10. 如申請專利範圍第9項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體，產生主波長第1波長係奈秒的該雷射訊號，其輸出波長範圍係800nm~1600nm。
11. 如申請專利範圍第10項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該光纖耦合器，光場分割比例為1%~99%，係用以分光奈秒的該雷射訊號。
12. 如申請專利範圍第11項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該反射耦合器，光場分割比例為1%~99%，係用以分光該雷射訊號。
13. 如申請專利範圍第12項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該波旁段篩選器，篩選範圍係800nm~1600nm，並由第11端輸入的該雷射訊號，經由該波旁段篩選器，篩選該第1波長脈衝的旁波段，形成該第2波長脈衝，再由該波旁段篩選器的輸出端其中一端輸出該第2波長脈衝後，該第2波長脈衝依序經該反射耦合器、以及該反射耦合器返回該雷射二極體。
14. 一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其包含有：至少一脈衝驅動調制器；一雷射二極體，其中一端係接合該脈衝驅動調制器，係具有可程式控制半導體光輸出的奈秒脈衝重複率與脈衝寬度； 一外部反射器，該雷射二極體輸出端的其中一端，接合該外部反射器輸入端的其中一端；以及一波長篩選器，其中一端係接合於該外部反射器輸出端的其中一端，該波長篩選器係阻擋長波長的一第1波長脈衝的雷射訊號，並於波長篩選器的其中一端，輸出單根短波長的一第2波長脈衝的雷射訊號；其中該外部反射器，包含有：一延長光纖，其中一端係接合該雷射二極體的其中一端；以及一第2波長反射器，其中一端係接合該延長光纖的其中一端，其中另一端係接合該外部反射器的第4端。
15. 如申請專利範圍第14項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體，於第1時間點輸出該第1波長脈衝，由第1時間點進入第2時間點時，該第1波長脈衝經由該外部反射器，反射該第1波長脈衝的旁波段至該雷射二極體，形成第2波長脈衝，該外部反射器並將該第1波長脈衝濾除，由第2時間點進入第3時間點時，該第2波長脈衝落入該雷射二極體關閉的擷取時段內，並形成該第2波長皮秒短脈衝，經由該雷射二極體，放大該第2波長皮秒短脈衝的雷射訊號強度，由第3時間點進入第4時間點時，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝至該外部反射器，由第4時間點進入第5時間點時，由該外部反射器，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝至該波長篩選器，由第5時間點進入第6時間點時，該波 長篩選器，濾除第1波長脈衝的雷射訊號，並輸出單根短波長的該第2波長皮秒短脈衝的雷射訊號。
16. 如申請專利範圍第15項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體經由控制溫度，調整主波長第1波長脈衝的波長，以相應調整第1波長脈衝的波長，其中主波長第1波長脈衝的波長係奈秒光源。
17. 如申請專利範圍第16項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該脈衝驅動調制器的調制範圍，係1至1,000,000次/秒(Hz)，脈衝的寬度範圍係1ns~100μs。
18. 如申請專利範圍第17項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體，產生主波長第1波長係奈秒的該雷射訊號，其輸出波長範圍係800nm~1600nm。
19. 如申請專利範圍第18項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該第2波長反射器，係光纖光柵，或鍍膜光纖，用以部分反射輸入該第2波長反射器中的該第2波長脈衝後，經由該延長光纖，再將該部分反射的該第2波長脈衝，傳輸至該外部反射器的其中一端。
20. 一種時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其包含有：至少一脈衝驅動調制器； 一雷射二極體，其中一端係接合該脈衝驅動調制器，係具有可程式控制半導體光輸出的奈秒脈衝重複率與脈衝寬度；一外部反射器，該雷射二極體輸出端的其中一端，接合該外部反射器輸入端的其中一端；以及一波長篩選器，其中一端係接合於該外部反射器輸出端的其中一端，該波長篩選器係阻擋長波長的一第1波長脈衝的雷射訊號，並於波長篩選器的其中一端，輸出單根短波長的一第2波長脈衝的雷射訊號；其中該外部反射器，包含有：一延長光纖，其中一端係接合該雷射二極體的其中一端；一光纖耦合器，其中一端係接合該延長光纖的其中一端，該光纖耦合器其中另一端，係接合該外部反射器的其中一端；以及一反射鏡，其中一端係接合該光纖耦合器的其中一端。
21. 如申請專利範圍第20項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體，於第1時間點輸出該第1波長脈衝，由第1時間點進入第2時間點時，該第1波長脈衝經由該外部反射器，反射該第1波長脈衝的旁波段至該雷射二極體，形成第2波長脈衝，該外部反射器並將該第1波長脈衝濾除，由第2時間點進入第3時間點時，該第2波長脈衝落入該雷射二極體關閉的擷取時段內，並形成該第2波長皮秒短脈衝，經 由該雷射二極體，放大該第2波長皮秒短脈衝的雷射訊號強度，由第3時間點進入第4時間點時，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝至該外部反射器，由第4時間點進入第5時間點時，由該外部反射器，再傳輸被放大雷射訊號強度的該第2波長皮秒短脈衝至該波長篩選器，由第5時間點進入第6時間點時，該波長篩選器，濾除第1波長脈衝的雷射訊號，並輸出單根短波長的該第2波長皮秒短脈衝的雷射訊號。
22. 如申請專利範圍第21項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體經由控制溫度，調整主波長第1波長脈衝的波長，以相應調整第1波長脈衝的波長，其中主波長第1波長脈衝的波長係奈秒光源。
23. 如申請專利範圍第22項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該脈衝驅動調制器的調制範圍，係1至1,000,000次/秒(Hz)，脈衝的寬度範圍係1ns~100μs。
24. 如申請專利範圍第23項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該雷射二極體，產生主波長第1波長係奈秒的該雷射訊號，其輸出波長範圍係800nm~1600nm。
25. 如申請專利範圍第24項所述之時間差調制旁波段增益短脈衝雷射輸出裝置，其中該反射鏡，係用以反射輸入該第2波長反射器中的該第2波長脈衝後，經由該光纖 耦合器，再將該反射的該第2波長脈衝，傳輸至該外部反射器的其中一端。