[发明专利]一种高亮度主振荡功率放大皮秒激光系统

权利要求书

1.一种高亮度主振荡功率放大皮秒激光系统，其特征在于，包括沿激光输出方向依次设置的全保偏光纤皮秒种子激光器、光纤准直器、空间隔离器、45°全反镜、偏振分光棱镜、一级固体行波放大器、二级固体行波放大器和三级固体行波放大器，所述一级固体行波放大器位于所述偏振分光棱镜的透射光一侧，所述二级固体行波放大器位于偏振分光棱镜的反射光一侧，所述光纤准直器通过尾纤与所述全保偏光纤皮秒种子激光器相连；

所述一级固体行波放大器包括沿激光入射方向依次设置的法拉第旋转器、第一半波片、第一45°二向色镜，所述第一45°二向色镜的一侧依次设置第一激光晶体和第一0°全反镜，所述第一45°二向色镜的另一侧依次设置第一透镜对和第一激光二极管；

所述二级固体行波放大器包括沿激光传输方向依次设置的第二激光晶体、第二45°二向色镜、第一透镜和第二半波片，所述第二45°二向色镜的一侧依次设置第二透镜对和第二激光二极管；

所述第一激光晶体和第二激光晶体的结构和材料均相同，均为长方体结构，材料选用键合的Nd:YVO₄晶体，Nd³⁺离子的掺杂浓度为0.4%，该晶体输入和输出激光端面为4 mm*4 mm的正方形，长度为35 mm，其中，掺杂Nd³⁺离子的Nd:YVO₄晶体长度33 mm，未掺杂Nd³⁺离子的YVO₄晶体长度为2 mm；

所述全保偏光纤皮秒种子激光器用于产生1064 nm波长的皮秒脉冲激光，脉冲宽度10ps，光谱宽度0.3 nm，最大单脉冲能量100 nJ，重复频率调整范围10 kHz-20 MHz；

所述一级固体行波放大器内的填充因子范围为0.7-0.9，所述二级固体行波放大器内的填充因子为0.85；

第一激光二极管泵浦激光波长采用888 nm，第二激光二极管激光波长采用888 nm，第一45°二向色镜的镀膜参数对于888 nm泵浦光透过率98.5%，第二45°二向色镜镀膜参数，对于泵浦光透过率98.5%。

2.根据权利要求1所述的一种高亮度主振荡功率放大皮秒激光系统，其特征在于，所述三级固体行波放大器包括沿激光入射方向依次设置的第三45°二向色镜、第一56°偏振片、第一侧面泵浦模块、90°旋光器、4f系统、第二侧面泵浦模块、1/4波片和第二0°全反镜，所述第一56°偏振片的出射光一侧设置第二56°偏振片。

3.根据权利要求1所述的一种高亮度主振荡功率放大皮秒激光系统，其特征在于，所述三级固体行波放大器后还设置倍频模块，所述倍频模块包括沿激光入射方向依次设置的第二透镜、倍频晶体、第三透镜、第四45°二向色镜，所述第四45°二向色镜的侧面设置激光吸收器，所述倍频晶体外包裹厚度0.05 mm的铟箔且置于夹具内，所述夹具与温度控制模块相连。

4.根据权利要求3所述的一种高亮度主振荡功率放大皮秒激光系统，其特征在于，所述倍频晶体采用1类相位匹配LBO，非临界相位匹配角θ=90°、φ=0°，倍频晶体为长方体结构，端面为正方形，几何参数为6 mm*6 mm* 16 mm。