[发明专利]高功率亚百皮秒脉冲激光系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤激光技术领域，具体地讲，本发明涉及一种高功率亚百皮秒脉冲激光系统。

背景技术

随着光纤技术的发展进步，依靠光纤熔接技术的全光纤化激光器以其特有的体积小、散热好、电光转换效率高、输出光束质量好等优点，使得光纤激光器有超越固体和气体激光器的趋势，已经广泛应用在精密加工、切割焊接等领域。特别是窄脉宽脉冲光纤激光器在金属和非金属打标、薄膜刻蚀、阳极氧化铝表面打黑、硅晶片精密加工、ITO薄膜清除等领域具有其特有的优势。

随着工业加工精度的提高，传统纳秒级脉宽输出的调Q脉冲激光器已经无法满足精度的要求。当前，产生百皮秒量级的脉冲光的方式主要有两类。其一是采用具有皮秒脉冲输出的1064nm的半导体激光器作为种子源，采用半导体激光泵浦的掺镱有源光纤作为光纤放大器对低功率的种子光进行放大，实现高功率的脉冲光输出。由于半导体激光器种子源的限制通常只能得到百皮秒到纳秒量级的脉冲光。其二是采用锁模技术，在激光器谐振腔内周期性的改变激光器的增益和损耗，常见有染料锁模、自动锁模、Cr⁴⁺：YAG晶体被动锁模、克尔透镜锁模等方式，为了得到窄脉冲激光输出通常采用折叠式的谐振腔缩短系统的总长度，系统比较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种结构紧凑、高平均输出功率的亚百皮秒脉冲激光系统，可获得脉冲宽度更窄的脉冲光输出。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种亚百皮秒脉冲激光系统，所述亚百皮秒脉冲激光器包括：第一半导体激光器、激光准直及聚焦透镜系统、二向色镜、复合晶体系统、光纤耦合透镜、光纤、第二半导体激光器、合束器、掺镱有源光纤以及输出隔离器；

其中，所述第一半导体激光器输出的光经过所述激光准直及聚焦透镜系统、二向色镜，聚焦至所述复合晶体系统激发反方向传输的脉冲激光，经所述二向色镜的表面反射，通过所述光纤耦合透镜耦合至光纤形成亚百皮秒的脉冲种子光，皮秒脉冲种子光和所述第二半导体激光器输出光通过所述合束器输入到用于放大皮秒脉冲光的掺镱有源光纤中，放大后的皮秒脉冲光通过所述输出隔离器输出。

优选的，所述复合晶体系统包括：从左到右依次排列的透明附加窗口层、未掺杂YVO₄晶体、输出耦合膜层、掺杂Nd³⁺:YVO₄晶体、半导体可饱和吸收镜以及铜热沉层。

优选的，所述透明附加窗口端面镀增透膜，所述增透膜用于提高所述第一半导体激光器输出激光的透射率。

优选的，所述未掺杂YVO₄晶体和掺杂Nd³⁺:YVO₄晶体之间设有输出耦合膜层，输出耦合膜层对808nm光高透过率，对1064nm光有5％～10％的透过率。

优选的，所述激光准直及聚焦透镜系统包括准直透镜及聚焦透镜。

优选的，所述二向色镜在激光准直及聚焦透镜系统内呈45°倾斜放置，且二向色镜表面镀有808nm增透膜、1064nm高反膜。

本发明提供了一种亚百皮秒脉冲激光系统，采用微米量级薄片Nd³⁺:YVO₄激光晶体，半导体可饱和吸收体被动调Q技术，实现亚百皮秒脉冲种子光输出；此外，采用光纤放大技术实现皮秒脉冲光功率的放大，获得高平均功率、高峰值功率亚百皮秒脉冲光输出。本发明亚百皮秒脉冲激光系统脉宽窄且结构紧凑,同时输出功率高,可广泛用于精密加工、生物荧光探测和激光测距等领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的亚百皮秒脉冲激光系统优选实施例的结构框图；

图2是本发明的脉冲激光输出功率、脉冲宽度、重复频率随注入功率值的变化关系图。

[图中附图标记]：