[发明专利]全固态被动锁模皮秒激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种皮秒脉冲激光器，尤其涉及一种全固态被动锁模皮秒激光器。

背景技术

随着超快激光技术的迅速发展，大能量的皮秒脉冲激光在工业加工、激光医疗、军事以及科学研究中的应用需求不断增加。常规的连续锁模激光器重复频率在百MHz(10⁸Hz)左右，对应的单脉冲能量仅仅为nJ(10-⁹J)量级，极大地限制了其实际应用。因而，研制出大能量、高稳定性、高效率的全固态激光器是对皮秒脉冲技术应用的迫切要求。

现有的锁模技术中，如在Proceedings of the Fourth International Conference on Multi-Material Micro Manufacture(2008:183~186)上发表的题为Micromachining of amorphous and crystalline Ni₇₈B₁₄Si₈ alloys using micro-second and pico-second lasers的文献中将nJ输出的连续锁模种子脉冲，先后通过光学隔离、脉冲选单、行波放大或再生放大后，实现了数百nJ~μJ级的脉冲输出，但这样的方案结构复杂、成本高昂。另外，如在IEEE Jour.of Quan.Electr.(2004,40(5),p505-508.)上发表的题为Passive Mode Locking in a Diode-Pumped Nd:GdVO4 Laser With a Semiconductor Saturable Absorber Mirror的文献中采用Z型腔、利用半导体可饱和吸收体实现了百MHz、nJ级的脉冲输出，该量级的输出限制了其应用范围。还有在题为“腔倒空全固态皮秒激光器”的中国专利申请中(申请号为200520000394.7)，采用普克尔盒实现了低重频的被动锁模，但腔倒空巨脉冲振荡极易损伤SESAM，影响输出脉冲序列的可靠性、稳定性和可重复性运转。

因此，现有技术中缺少一种结构简单、低重频的全固态被动锁模皮秒激光器。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种结构简单、低重频的全固态被动锁模皮秒激光器。

本发明提供一种全固态被动锁模皮秒激光器，包括：半导体泵浦源；耦合系统；激光晶体；平凹镜；第一反射装置；第二反射装置；输出镜；锁模元件，其中所述平凹镜的凹面朝向第一反射装置和第二反射装置放置，第一反射装置和第二反射装置相对于平凹镜的轴线对称放置，半导体泵浦源发出的泵浦光通过耦合系统而聚焦到激光晶体中，受激辐射形成的信号光入射到平凹镜的凹面，经过凹面反射后入射到第一反射装置，随后被反射回平凹镜的凹面，并再次被平凹镜的凹面反射，且入射到第二反射装置，然后被反射回平凹镜的凹面，且又一次被平凹镜的凹面反射，并入射到部分反射、部分透射的输出装置，其中反射的信号光垂直入射至锁模元件，然后信号光被锁模元件反射回输出装置，并透过输出装置形成第一输出，而透射的信号光形成第二输出。

根据本发明提供的激光器，其中所述第一反射装置和第二反射装置为平面反射镜。

根据本发明提供的激光器，其中所述第一反射装置和第二反射装置为激光晶体，其背向所述平凹镜的第一面镀有对泵浦光增透和对信号光高反膜。

根据本发明提供的激光器，其中所述第一、第二反射装置分别包括激光晶体和对泵浦光增透、对信号光高反的反射镜，其中该反射镜位于第一或第二反射装置的与平凹镜相反的一侧。

根据本发明提供的激光器，还包括第二半导体泵浦源和第三半导体泵浦源，分别位于第一反射装置和第二反射装置的与平凹镜相反的一侧，用于分别对所述第一反射装置和第二反射装置中的激光晶体泵浦。

根据本发明提供的激光器，其中输出装置为半透半反凹面输出镜。

根据本发明提供的激光器，其中通过调节所述凹面输出镜和锁模元件之间的距离而调节信号光的光斑在锁模元件上的大小。

根据本发明提供的激光器，其中输出装置为半透半反平面输出镜。

根据本发明提供的激光器，其中在平面输出镜与锁模元件之间具有凸透镜，通过调节所述凸透镜和锁模元件之间的距离而调节信号光的光斑在锁模元件上的大小。

本发明在不引入腔倒空或其他腔内附加元件的条件下，通过谐振腔的设计降低重频，结构简单紧凑。采用晶体端面作为反射面，在不改变光学延迟结构的基础上，多个增益介质同时工作可实现高功率、大能量的输出。