[发明专利]脉宽调谐的全固态被动锁模皮秒激光器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及全固态脉冲激光器，特别是一种脉宽调谐的全固态被动锁模皮秒激光器和方法，该激光器的脉冲宽度在10皮秒(ps，10^-12s)到几十皮秒范围内可连续调谐。

背景技术

随着高亮度半导体激光技术的不断发展，特别是输出功率的不断提升和输出波长范围的不断扩展，使全固态激光器的性能也在不断提升，从而广泛的应用于科研、医疗和高精度微纳结构加工等领域，脉冲宽度在10皮秒(ps)左右的激光器在高精度工业加工中具有独特的意义，其加工效果跟飞秒(fs，10^-15s)激光器的加工效果相同，但其成本却明显降低，特别是全固态ps激光器，除成本外，其稳定性、适用性、小型化都明显好于常规钛宝石飞秒激光器，同时如果需要获得高功率输出，其放大过程和放大装置也明显比较简单，基于上述优点，全固态皮秒激光器成为普遍关注的热点之一。然而当一台被动锁模皮秒激光器的腔型及增益介质确定后，其输出脉宽也将固定。若利用现有技术对脉宽进行调谐，往往需要对光路进行调整，此时必须中断激光工作过程，且其脉宽不能进行连续调谐，也不能根据需要方便地利用电光调制的方法进行调谐，从而难以满足各种不同的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种脉宽调谐的全固态被动锁模皮秒激光器及其安装和脉宽调谐方法，该激光器具有体积小、性能稳定，该激光器输出的脉冲宽度在10皮秒到几十皮秒范围内连续可调。

本发明的技术解决方案如下：

一种脉宽调谐的全固态被动锁模皮秒激光器，特点在于其构成包括：

由依次错开并相对地设置第一激光增益介质、输出镜、输入镜、腔镜和锁模元件构成折叠反射式激光腔，所述的第一激光增益介质的一个端面镀泵浦光和信号光的增透膜，另一端面镀泵浦光增透和信号光高反膜，所述的第一激光增益介质的具有对泵浦光和信号光的增透膜的一端位于所述的激光腔内，所述的第一激光增益介质的镀泵浦光增透和信号光高反膜的端面构成所述的折叠反射式激光腔的一个腔面，在所述的输入镜和所述的输出镜之间的光路上设置第二激光增益介质，在所述的第二激光增益介质的光路的延长方向和输入镜之外依次是第二耦合头和第二半导体激光泵浦源，在所述的第一激光增益介质的光路的延长方向和所述的激光腔之外依次是第一耦合头和第一半导体激光泵浦源，所述的第二激光增益介质的两端均镀对泵浦光和信号光双增透膜，所述的输入镜是对信号光高反对泵浦光高透的镜片，所述的输出镜是对信号光部分反射部分透过的凹面镜，所述的腔镜对信号光高反的凹面镜。

所述的第一耦合头和所述的第一激光增益介质之间的距离为第一耦合头的焦距，所述的第二耦合头和第二激光增益介质之间的距离为第二耦合头的焦距。

所述的锁模元件由半导体可饱和吸收体构成。

所述的调谐的全固态被动锁模皮秒激光器的安装和脉宽调谐方法，特点在于包括下列步骤：

第一步，将第二腔镜、输出镜、输入镜、腔镜和锁模元件依次错开且相对地构成折叠反射式激光腔，在所述的输入镜和所述的输出镜之间的光路上设置第二激光增益介质，在所述的第二激光增益介质的光路的延长方向和输入镜之外依次是第二耦合头和第二半导体激光泵浦源构建成单激光增益介质的全固态被动锁模皮秒激光器，调节光路，实现稳定的锁模运转；

第二步，将所述的第二腔镜撤离，将第一激光增益介质置于所述的激光腔内，使所述的第一激光增益介质镀泵浦光增透和信号光高反膜的端面与所述的第二腔镜的反射面的位置重合，在所述的第一激光增益介质的光路的延长方向和所述的激光腔之外依次设置第一耦合头和第一半导体激光泵浦源，利用激光腔内的激光在第一激光增益介质后的泄露激光，调整所述的第一耦合头和第一半导体激光泵浦源的位置和俯仰，使之与第一激光增益介质准直，完成第一半导体激光泵浦源、第一耦合头和第一激光增益介质的安装；

第三步，关掉第二半导体激光泵浦源，打开第一半导体激光泵浦源，调节光路，实现第一激光增益介质单独工作的稳定锁模运转；

第四步，同时开启第一半导体激光泵浦源和第二半导体激光泵浦源，通过调整第一半导体激光泵浦源和第二半导体激光泵浦源输出的泵浦功率比例，实现对本发明皮秒激光器的脉宽连续调谐。

本发明的技术效果：

本发明安装运转以后，调整输出脉冲宽度十分方便，随着第一泵浦源泵浦功率所占比例的上升，脉宽由宽向窄变化，可以得到输出脉冲宽度从10皮秒(ps，10^-12s)到几十皮秒的连续调谐。

在脉宽调谐的过程中，可保持激光器输出无间断操作，且无须对光路进行任何调整。

本发明具有体积小、性能稳定。