[发明专利]被动调Q固体激光器

说明书

本发明涉及被动调Q固体激光器，其包括：谐振器，在其中布置有主动激光材料，并且所述谐振器具有用于将具有小于1ns的脉冲持续时间的激光脉冲从谐振器中耦合输出的耦合输出端面镜；光导纤维，从耦合输出端面镜耦合输出的激光脉冲被耦合输入到所述光导纤维中；和啁啾体布拉格光栅，激光脉冲在其穿过光导纤维之后在所述啁啾体布拉格光栅上反射。在啁啾体布拉格光栅上反射之后的脉冲持续时间小于30ps。布置在谐振器中的主动激光材料是Nd:YAG，并且在谐振器中还布置有由Cr:YAG形成的可饱和的吸收体，其具有在不饱和的状态中为小于50%的透射率。谐振器的长度在1mm至10mm的范围中，并且在耦合输出端面镜上耦合输出的激光脉冲具有在1μJ至200μJ的范围中的脉冲能量。

技术领域

本发明涉及一种被动调Q固体激光器，该被动调Q固体激光器包括：谐振器，在所述谐振器中布置有主动激光材料，并且所述谐振器具有用于将激光脉冲从谐振器中耦合输出（Auskopplung）的耦合输出端面镜，所述激光脉冲具有小于1ns的脉冲持续时间；光导纤维，从所述耦合输出端面镜中耦合输出的激光脉冲被耦合输入（einkoppeln）到所述光导纤维中；和啁啾体布拉格光栅，在激光脉冲穿过所述光导纤维之后，所述激光脉冲在所述啁啾体布拉格光栅上反射，以缩短脉冲持续时间，其中在啁啾体布拉格光栅上反射之后的脉冲持续时间小于30ps。

背景技术

被动调Q固体激光器被用在不同的应用领域中。例如由Bhandari R.和Taira T.的“Palm-top size megawatt peak power ultraviolet microlaser”（OpticalEngineering，2013年7月/第52(7)卷, 076102-1 - 076102-6）得知一种UV激光器，该UV激光器作为基础具有带有高脉冲能量的被动调Q固体激光器。为了构造UV激光器，在三硼酸锂晶体中进行由谐振器耦合输出的激光脉冲的波长转换。作为谐振器中的主动激光材料使用Nd:YAG，并且作为被动Q开关使用如下吸收体：该吸收体由呈Cr:YAG形式的经掺杂的固体材料来形成。在谐振器的长度为10nm的情况下，实现“自由光谱范围（free spectralrange）”、亦即在可能的相邻的纵模的波长之间的间距，该间距大到使得纵模中的仅仅一个纵模靠近在1064nm处的增益最大值，使得该纵模起振。利用该激光器，在波长转换之前，在为230ps的脉冲持续时间和为100Hz的相对小的重复率的情况下达到为3mJ的高脉冲能量。谐振器的设计是使得该谐振器在光学上是稳定的（“稳定谐振器（stable resonator）”）。谐振器的构造可以是单片式的，呈微芯片激光器形式，其中两个端面镜是平整的，并且在运行中由主动激光材料来构造具有聚集作用的热透镜。

如下被动调Q固体激光器呈非常小的单片式微芯片激光器形式而是已知的：该被动调Q固体激光器具有“单纵模（single longitudinal mode）”运行，并且具有与此相比小了好几个量级的在数个10nJ的范围中的脉冲能量，该单片式微芯片激光器具有Nd:YVO4作为主动激光材料；参见例如WO 2016/004446 A1。谐振器长度此处可以小于150μm，并且可以达到小于100ps的脉冲持续时间。

由Lee H.C.等人的“High energy, sub-nanosecond linearly polarizedpassively Q- switched MOPA laser system”（Optics and Laser Technology 95 (2017年)，第81-85页）得知了一种被动调Q的Nd:YAG/Cr:YAG-激光器，该被动调Q的Nd:YAG/Cr:YAG-激光器具有稳定谐振器，该谐振器的输出脉冲被再增强（nachverstaerkt），所述输出脉冲具有大约2.5mJ脉冲能量和为大约550ps的脉冲持续时间。主动激光材料和吸收体此处具有在其朝向彼此的侧上反向地以布儒斯特（Brewster）角来布置的面，以便引起激光束的偏振选择。