[发明专利]一种半导体可饱和吸收镜锁模的高功率Yb：YAG薄片激光器

摘要

本发明公开了一种半导体可饱和吸收镜锁模的高功率YbYAG薄片激光器，包括输出泵浦激光的泵浦源，提供增益的YbYAG薄片激光晶体，增大泵浦激光吸收效率的泵浦模块，补偿腔内色散的第一GTI镜和第二GTI镜；启动并维持锁模运转的半导体可饱和吸收镜；用于构成共焦结构的第一凹面镜和第二凹面镜；产生非线性效应并使输出振荡激光线偏振的石英片；增大半导体可饱和吸收镜上功率密度的第三凹面镜；输出高功率锁模激光脉冲的输出镜。本发明在YbYAG薄片激光晶体上实现了锁模，获得了12.1W的飞秒激光脉冲输出；相比于以往的块状固体激光器，功率得到了明显的提升，同时输出的激光具有良好的高光束质量。

主权项

一种半导体可饱和吸收镜锁模的高功率Yb：YAG薄片激光器，其特征在于，所述半导体可饱和吸收镜锁模的高功率Yb：YAG薄片激光器依次设置有泵浦源、Yb:YAG薄片激光晶体、泵浦模块、第二GTI镜、半导体可饱和吸收镜、第一凹面镜、石英片、第三凹面镜、第一GTI镜、第二凹面镜、输出镜；所述泵浦源，用于输出波长为940nm的泵浦激光；所述Yb:YAG薄片激光晶体，用于提供增益；所述泵浦模块，用于增大泵浦激光的吸收效率；所述第一GTI镜和第二GTI镜，用于补偿腔内的色散；所述半导体可饱和吸收镜，用于启动并维持锁模运转；所述第一凹面镜和第二凹面镜，用于构成共焦结构；所述石英片，用于产生非线性效应，并使输出的振荡激光线偏振；所述第三凹面镜，用于将光斑聚焦到半导体可饱和吸收镜上，增大半导体可饱和吸收镜上的功率密度；所述输出镜，用于输出高功率的锁模激光脉冲；所述泵浦源为光纤耦合输出半导体激光器，输出功率为100W，经光纤输出后通过光学耦合系统，聚焦到增益晶体上的光斑直径为2.3mm；所述Yb:YAG薄片激光晶体为厚度220μm，直径为10mm，掺杂浓度为7at.％的Yb:YAG，前表面镀有对泵浦激光和振荡激光的高透介质膜，后表面镀有对泵浦激光和振荡激光的高反介质膜，后表面直接固定在水冷热沉上；所述泵浦模块由屋脊棱镜和抛物面镜组成；所述半导体可饱和吸收镜调制深度为1％，饱和通量为90μJ/cm2，弛豫时间小于500fs，中心波长为1040nm，安装在可调节的光学平移台上，且放置在所述第三凹面镜的焦点处；所述第一凹面镜和第二凹面镜的镜片镀有对振荡激光高反介质膜，R>99.9％，曲率半径分别为R1＝200mm，R2＝150mm；所述第二凹面镜安装在可调节的光学平移台上；所述石英片的厚度为2mm；所述第三凹面镜镜片镀有对振荡激光高反介质膜，R>99.9％，曲率半径为R3＝500mm；所述输出镜为平面透镜，朝向谐振腔内的一面镀有对振荡激光处具有一定输出耦合率的介质膜，另一面镀有对振荡激光的增透介质膜。