[发明专利]一种皮秒激光变频系统

说明书

本发明公开了一种皮秒激光变频系统，该系统包括：依次排列的被动调Q皮秒激光器、被动式脉冲串生成模块和同步泵浦光参量振荡模块；其中，所述被动调Q皮秒激光器用于产生皮秒脉冲激光；所述被动式脉冲串生成模块用于将所述皮秒脉冲激光分成子皮秒脉冲激光，且不同束的所述子皮秒脉冲激光的光程差为所述同步泵浦光参量振荡模块中光学腔长的偶数倍，形成满足同步泵浦光参量振荡的子皮秒脉冲激光串；所述同步泵浦光参量振荡模块用于使所述信号光或所述闲频光在所述同步泵浦光参量振荡模块的光学腔内振荡。解决脉冲间隔抖动的被动调Q皮秒脉冲激光不能满足同步泵浦光参量振荡条件，解决变频的问题。

技术领域

本发明涉及激光变频领域，尤其是涉及一种皮秒激光变频系统。

背景技术

皮秒脉冲激光在材料处理、医疗手术、光谱测量、激光遥感等领域都有着非常重要的作用。受限于有限的激光晶体和激光晶体中分离的能级结构，依靠激光效应获得皮秒脉冲激光的波段非常有限。

常用的产生皮秒脉冲激光的激光器是锁模类皮秒激光器和被动调Q皮秒激光器，锁模类皮秒激光器是最常见的用于光参量变频的基频源，但其重频高、体积大、重量高，造价昂贵。特别是在获得kHz量级的大能量参量变频光时，锁模类皮秒激光器实现方法复杂，且必须在光路中加入各类主动控制器件，比如电光调Q器件，声光调Q器件，这类器件需要额外的驱动进行控制，会额外扩展激光系统的体积，使得激光系统的体积大、重量高、成本高。被动调Q皮秒激光器体积小，重量轻，成本相对较低，在实现皮秒kHz量级的光参量激光器中具有巨大潜力。

基于被动调Q皮秒激光器的光参量振荡器，当今均采用传统的OPO。但该方法当泵浦脉宽降低时，OPO阈值会快速提高，而降低阈值采用的缩短腔长会引起输出参量光的光束质量的急剧恶化。不仅如此，当被动调Q皮秒激光器脉宽更短时，此方法效率更低而难以实现。同步泵浦光参量振荡技术是在基于锁模类激光器中常用的技术，可以在短脉宽的基频源泵浦下实现高光束质量的参量光输出。但该技术要求基频光的重复频率和光参量振荡腔的腔长严格匹配。而被动调Q皮秒激光器的脉冲间隔存在抖动(±10μs)，这使得现有的同步泵浦光参量振荡技术无法实现基于被动调Q皮秒激光器的同步泵浦光参量振荡。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种皮秒激光变频系统，以解决难以利用被动调Q皮秒激光获得高光束质量、高功率的光参量变频激光的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种皮秒激光变频系统，该系统包括：依次排列的被动调Q皮秒激光器、被动式脉冲串生成模块和同步泵浦光参量振荡模块；其中，所述被动调Q皮秒激光器用于产生皮秒脉冲激光；

所述被动式脉冲串生成模块用于将射入其的所述皮秒脉冲激光分成两束以上子皮秒脉冲激光，使不同束的所述子皮秒脉冲激光通过在所述被动式脉冲串生成模块中的光程不同并稳定，且不同束的所述子皮秒脉冲激光的光程差为所述同步泵浦光参量振荡模块中光学腔长的偶数倍，形成满足同步泵浦光参量振荡的子皮秒脉冲激光串；

所述同步泵浦光参量振荡模块用于将所述子皮秒脉冲激光串形成两束频率不同的信号光和闲频光，且使所述信号光或所述闲频光在所述同步泵浦光参量振荡模块的光学腔内振荡。

在其他一些实施方式中，在所述子皮秒脉冲激光串内，两束以上的所述子皮秒脉冲激光中，所述被动式脉冲串生成模块使光程相近的任意两个所述子皮秒脉冲激光的所述光程差相等。

在其他一些实施方式中，在所述子皮秒脉冲激光串内，所述被动式脉冲串生成模块使两束以上的所述子皮秒脉冲激光的束腰大小、位置以及偏振状态相同。