專利名稱：工業(yè)用直接二極管泵浦超快速放大器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及超快速放大器系統(tǒng)和使用它們的方法，更具體地，涉及具有增益媒體的直接二極管泵浦的超快速放大器系統(tǒng)和使用它們的方法。
背景技術(shù)：
近十年來，超快速放大器系統(tǒng)被使用于科學(xué)和工業(yè)應(yīng)用。最普通的系統(tǒng)使用Ti(鈦)藍(lán)寶石作為增益媒體，以及產(chǎn)生具有150fs的脈沖持續(xù)時間、1kHz重復(fù)速率的約1mJ的能量。雖然這些系統(tǒng)在科學(xué)應(yīng)用中找到廣泛的使用，但它們沒有完全滿足對于工業(yè)超快速放大器的需要。鈦藍(lán)寶石系統(tǒng)需要綠色泵浦激光器用于振蕩器和放大器，以及需要直接二極管泵浦系統(tǒng)滿足對于更簡單的和更魯棒的系統(tǒng)的希望。工業(yè)應(yīng)用也需要更高的平均功率和因此更高的重復(fù)速率，但可以容忍較長的脈沖持續(xù)時間，有可能長達(dá)1ps。對于許多應(yīng)用也需要幾百微焦耳的最小的能量。
幾種直接二極管泵浦材料已考慮被使用于工業(yè)超快速放大器。Nd:YAG，Nd:YLF，和Nd:YVO4都被使用來產(chǎn)生高的平均功率，但所產(chǎn)生的脈沖持續(xù)時間都大于1ps。較短的脈沖持續(xù)時間是通過使用Nd:glass(玻璃)和包括Yb(鐿)摻雜的光纖、體Yb:glass(玻璃)、Yb:SYS、Yb:KGW和Yb:KYW的幾種Yb摻雜的材料而產(chǎn)生的。所有這些系統(tǒng)產(chǎn)生亞微微秒脈沖，但大多數(shù)沒有產(chǎn)生大于200微焦耳的脈沖能量。產(chǎn)生大于200微焦耳的幾種都以較低的重復(fù)速率工作，因此是以1瓦或較小的平均功率工作。這是因?yàn)閷τ隗wYb摻雜的增益媒體，導(dǎo)熱率是小的，因此增大到更高的功率是成問題的。
cw Yb:YAG激光器由U.Brauch等等在Optics Letters vol.20p.713(1995)中通過使用薄盤幾何關(guān)系進(jìn)行說明。他們計(jì)算，放大器可被構(gòu)建為產(chǎn)生2kHz的10瓦平均功率的200fs脈沖，產(chǎn)生5mJ的脈沖能量，然而，沒有給出細(xì)節(jié)和沒有說明高能量系統(tǒng)。
因此需要一種超快速放大器系統(tǒng)，它產(chǎn)生具有足夠的能量和平均功率的亞微微秒脈沖，以及是對于材料處理應(yīng)用是足夠魯棒的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供改進(jìn)的超快速放大器系統(tǒng)和它的使用方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供改進(jìn)的超快速放大器系統(tǒng)和它的使用方法，具有增益媒體的直接二極管泵浦。
本發(fā)明的再一個目的是提供改進(jìn)的超快速放大器系統(tǒng)和它的使用方法，具有提供對于放大器系統(tǒng)的各種工作參數(shù)的計(jì)算機(jī)增益。
本發(fā)明的這些和其它目的是在具有限定放大器腔體的第一和第二反射器的放大器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的。增益媒體被放置在放大器腔體中。二極管泵浦源直接泵浦增益媒體以及放大器系統(tǒng)產(chǎn)生具有2瓦或更多的輸出功率的亞微微秒脈沖。計(jì)算機(jī)資源被耦合到放大器系統(tǒng)，以及被配置成提供對于放大器系統(tǒng)的工作參數(shù)的控制。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，放大器系統(tǒng)包括限定放大器腔體的第一和第二反射器。增益媒體被放置在放大器腔體中。二極管泵浦源直接泵浦增益媒體以及放大器系統(tǒng)產(chǎn)生具有2瓦或更多的輸出功率的亞微微秒脈沖。包括有頻率變換裝置，它接收來自放大器的基波波長輸出，以及產(chǎn)生二次諧波波長輸出。也可以包括三次諧波、四次諧波、五次諧波或六次諧波發(fā)生器。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，提供了用于材料處理的方法。提供了放大器系統(tǒng)，放大器系統(tǒng)具有二極管泵浦源，被配置成直接泵浦增益媒體。放大器系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)資源，用來控制放大器系統(tǒng)的工作參數(shù)。產(chǎn)生具有2瓦或更多的輸出功率的亞微微秒脈沖的輸出光束。把輸出光束加到材料上。


圖1是本發(fā)明的放大器系統(tǒng)的一個實(shí)施例的示意圖，放大器系統(tǒng)包括被利用來控制放大器工作參數(shù)的計(jì)算機(jī)資源。還包括工作頻率變換裝置。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照圖1，本發(fā)明的放大器系統(tǒng)10的一個實(shí)施例包括限定放大器腔體16的第一和第二反射器12和14。振蕩器17提供種子脈沖給放大器系統(tǒng)。放大器系統(tǒng)10可以是線性調(diào)頻脈沖放大器，它包含都是使用光柵的色散性延時線的伸展器和壓縮器。替換地，伸展和/或壓縮可以通過棱鏡對、光纖、光子晶體光纖、Gires-Tournois干涉儀、線性調(diào)頻的反射鏡、在放大器中的材料色散等等完成。
另外，媒體18被放置在放大器腔體16中?？梢岳酶鞣N各樣的資源媒體18，包括但不限于，Yb:KGW，Yb:KYW，KYbW，Yb:KLuW，Yb:YAG，YbAG，Yb:YLF，Yb:SYS，Yb:BOYS，Yb:YSO，Yb:CaF2，Yb:Sc2O3，Yb:Y2O3，Yb:Lu2O3，Yb:GdCOB，Yb:glass，和Nd:glass。增益媒體18也可以外延生長，或由陶瓷材料制成。在某些實(shí)施例中，增益媒體18從Yb:KGW，Yb:KYW，和Yb:KYbW中選擇。在一個實(shí)施例中，增益媒體18被保持在干燥大氣中，以防止冷凝。這可以通過密封整個放大器腔體16或通過提供包圍增益媒體18的、具有用于泵浦和放大器光束穿過的涂敷AR的窗口的室。
在一個實(shí)施例中，增益媒體18的長度和摻雜被選擇成使得增益媒體18的發(fā)熱最小化。作為說明，以及不作為限制，Yb摻雜可以是在1％到10％，2％到5％之間，以及增益媒體18的長度是在2mm到20mm，4mm到12mm等等之間。
在一個實(shí)施例中，至少一部分增益媒體18具有斜角邊緣，以減小缺陷。任選地，后處理步驟，包括但不限于退火，可被使用來釋放應(yīng)力和減小缺陷。增益媒體18可以在使得吸收、增益、增益帶寬、脈沖持續(xù)時間、導(dǎo)熱率和熱膨脹最佳化和使得非線性光學(xué)效應(yīng)、熱機(jī)械和熱光學(xué)效應(yīng)最小化的取向上被使用。在這方面，傳播通過增益媒體18的方向和所使用的極化可被選擇來使得用于Raman生成的增益、帶寬和或閾值最佳化。在一個實(shí)施例中，增益媒體18具有薄盤幾何形狀，其中增益媒體18的長度小于增益媒體的寬度。另外，增益媒體18的長度可以小于泵浦光束的直徑。作為說明，并不作為限制，泵浦光束的直徑可以是從100微米到2毫米，以及薄盤增益媒體18的厚度可以是從50到1000微米。薄盤的Yb摻雜范圍可以是從5％到100％。
提供了二極管泵浦源20。二極管泵浦源20直接泵浦增益媒體18。適當(dāng)?shù)亩O管泵浦源20包括但不限于，二極管條、二極管棧、具有多個成捆的光纖的光纖耦合的二極管條、單個光纖耦合的激光二極管條、光學(xué)泵浦的半導(dǎo)體光源等等。單個光纖耦合的條可以提供高亮度泵浦源。作為說明，并不作為限制，單個光纖耦合的條可以從具有200到400微米的直徑和0.22的數(shù)值孔徑的光纖產(chǎn)生30瓦泵浦功率。用泵浦源20直接泵浦增益媒體18，比起使用泵浦源20來泵浦激光器然后它再泵浦增益媒體18來說，是更有效的，成本經(jīng)濟(jì)的，和魯棒的。
在一個實(shí)施例中，放大器系統(tǒng)10產(chǎn)生具有2瓦或更多的輸出功率的亞微微秒脈沖。適合的脈沖持續(xù)時間范圍可以從約100fs到1ps(微微秒)，而同時仍舊產(chǎn)生適用于各種各樣的不同的應(yīng)用的、想要的效果，包括但不限于材料處理。在另一個實(shí)施例中，提供了頻率變換裝置19。計(jì)算機(jī)資源22被耦合到放大器系統(tǒng)10，以及被配置成提供對于放大器系統(tǒng)10的工作參數(shù)的控制，正如此后更全面地描述的。提供了用戶接口24。在用戶接口24，放大器系統(tǒng)10的操作員可以輸入用于工作參數(shù)的數(shù)值，所述參數(shù)包括但不限于放大器系統(tǒng)的重復(fù)速率；調(diào)節(jié)快門26，調(diào)節(jié)色散延時線28的長度，調(diào)節(jié)頻率變換裝置19，調(diào)節(jié)放大器腔體16中的驅(qū)動器30到開關(guān)32等等。
放大器系統(tǒng)10可包括Pockels單元作為腔體內(nèi)開關(guān)32。用于開關(guān)32的其它適用的器件包括但不限于，聲-光開關(guān)等等。在一個實(shí)施例中，工作參數(shù)可包括但不限于，(i)加到Pockels單元32的電壓電平，(ii)加到Pockels單元32的電壓的時序，(iii)放大器系統(tǒng)10的色散延時線28的長度和重復(fù)速率，(iv)二極管泵浦源20的驅(qū)動電流和溫度，(v)增益媒體18的溫度，(vi)頻率變換裝置19的角度和溫度，等等。在一個實(shí)施例中，加到Pockels單元32的電壓的電壓電平和時序被使用來使得能量最佳化和使得預(yù)先的脈沖最小化。色散延時線28可被使用來使得輸出脈沖持續(xù)時間最佳化。在一個實(shí)施例中，在放大器系統(tǒng)10的重復(fù)速率改變的情形下，電壓、時序、和延時線的某些量被重新最佳化。當(dāng)放大器系統(tǒng)10的重復(fù)速率增加時，增益被減小以及在放大器腔體中需要更大數(shù)目的來回。加到Pockels單元32的高電壓的時序然后被調(diào)節(jié)以停留更長時間并達(dá)到增加的數(shù)目的來回，使得脈沖能量最大化。由于來回的數(shù)目增加，色散延時線的長度也需要被調(diào)節(jié)，以便補(bǔ)償和產(chǎn)生最短的脈沖。
在一個實(shí)施例中，至少一部分工作參數(shù)隨時間漂移。例如，高電壓的數(shù)值對于產(chǎn)生最大對比度值或輸出功率的最佳穩(wěn)定度可能不總是最佳的。工作參數(shù)可以在放大器系統(tǒng)10的校準(zhǔn)模式中被使用。也就是，用于工作參數(shù)的數(shù)值每個順序地變化，或通用算法或模糊邏輯可被使用來使得能量、對比度、脈沖持續(xù)時間、系統(tǒng)穩(wěn)定度和或頻率變換裝置19的變換效率最佳化。校準(zhǔn)模式可以在(i)至少一個部分工作參數(shù)隨時間漂移，(ii)放大器系統(tǒng)10的參數(shù)被改變，(iii)系統(tǒng)的重復(fù)速率被改變，(iv)輸出功率的穩(wěn)定度惡化，(v)加到增益媒體的泵浦電平被調(diào)節(jié)等等時運(yùn)行。
替換地，計(jì)算機(jī)資源22可以存儲用于每個重復(fù)速率的工作參數(shù)的目標(biāo)值。作為說明，并不作為限制，目標(biāo)值的例子可包括，用于產(chǎn)生對于每個重復(fù)速率的最高的脈沖能量和最短的脈沖的高電壓的最佳時序和色散延時線28的長度，正如以上描述的。
在一個實(shí)施例中，工作參數(shù)被計(jì)算機(jī)資源22連續(xù)地和自動地調(diào)節(jié)。例如，生成基波脈沖的二次諧波，可以生成誤差信號。這個信號被引導(dǎo)到光電二極管29，并且取決于脈沖持續(xù)時間。如果脈沖持續(xù)時間漂移，則信號將減小。色散延時線28的長度然后被自動地調(diào)節(jié)，直至二次諧波信號被增加到它的原先的值或最大值為止。
誤差信號的例子包括但不限于，基波輸出脈沖的二次諧波的能量、基波脈沖能量本身、輸出功率的穩(wěn)定度、通過使用脈沖串積分器測量的前脈沖的幅度，例如從材料處理應(yīng)用直接生成的誤差信號，等等。在一個實(shí)施例中，熱去除裝置34被耦合到增益媒體18，以及被配置成允許增益媒體18增大到更高的功率。增益媒體18通過許多方式被耦合到熱去除裝置34，包括但不限于，釬焊，表面活化粘接等等。作為說明，以及不作為限制，增益媒體18可被鍍金，以及通過使用蒸發(fā)的銦或銦薄膜蒸煮到熱去除裝置34。熱去除裝置34可以由銅或銅-鎢或類似的材料制成。
在一個實(shí)施例中，熱去除裝置34包括TE冷卻器。將會看到，本發(fā)明不限于TE冷卻器，可以利用其它裝置，包括但不限于，低溫冷卻器，薄膜冷卻器，熱管道等等。在一個實(shí)施例中，熱去除裝置34在低于10攝氏度的溫度下工作。熱去除裝置34提供對增益媒體18的冷卻，以提高增益，增加增益帶寬，增加導(dǎo)熱率，因此減小熱梯度和或減小泵浦的增益媒體18的吸收。
在放大器系統(tǒng)10的一個實(shí)施例中，提供了頻率變換裝置19。頻率變換裝置19接收基波波長輸出，以及產(chǎn)生二次諧波波長輸出。替換地，頻率變換裝置可以產(chǎn)生基波波長的三次諧波、四次諧波、五次諧波、或六次諧波。各種各樣的材料可被使用于頻率變換裝置19，包括但不限于，BBO，KDP，KD*P，CLBO，LBO，等等。在一個實(shí)施例中，二次諧波頻率變換裝置19的效率至少是50％。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，從增益媒體18輸出的基波波長是從1030到1050nm，以及二次諧波波長是從515到525nm。其它直接二極管泵浦的增益媒體工作在從1020到1080nm的波長范圍，其二次諧波波長范圍從510到540nm，三次諧波波長范圍從340到360nm，四次諧波波長范圍從255到270nm，五次諧波波長范圍從204到216nm，和六次諧波波長范圍從170到180nm。綠色的二次諧波波長特別適用于材料處理應(yīng)用，因?yàn)橹T如反射鏡和AR涂敷的透鏡那樣的光學(xué)元件在這些波長具有長的壽命。光學(xué)元件的壽命在短波長下越來越成問題。
二次諧波波長輸出可被聚焦到一個光點(diǎn)，其半徑大大地小于基波波長輸出的衍射受限的光點(diǎn)大小。這是因?yàn)楫?dāng)波長減小兩倍時，衍射極限也減小兩倍。因此如果由給定的透鏡和工作距離可以生成的最小的光點(diǎn)對于基波是2微米，則二次諧波輸出可以聚焦到1微米的光點(diǎn)尺寸。
由頻率變換裝置19進(jìn)行的頻率變換可以增加放大器系統(tǒng)10的對比度。作為說明，以及不作為限制，對于基波波長，在主脈沖與前脈沖之間的對比度典型地是103。這些前脈沖對于材料處理應(yīng)用可以是決定性的，因?yàn)樗鼈兛梢栽谥髅}沖到達(dá)之前預(yù)先加熱樣本。頻率加倍是二次處理，因此效率取決于輸入強(qiáng)度。結(jié)果，主脈沖經(jīng)受的變換效率是50％，而前脈沖的效率將低得多，典型地是1％。因此，頻率加倍使得對比度增加到105到106的數(shù)值。相同的效果施加到后脈沖，其中對比度就從102增加到104。
在一個實(shí)施例中，基波輸出具有至少200微焦耳的能量。在另一個實(shí)施例中，二次諧波輸出具有至少100微焦耳的能量。
放大器系統(tǒng)10可被利用于各種各樣不同的應(yīng)用，包括但不限于材料處理。輸出光束36在入射到目標(biāo)材料之前可以指向成像系統(tǒng)，掃描系統(tǒng)等等。適當(dāng)?shù)牟牧咸幚響?yīng)用包括但不限于，微機(jī)械加工，燒蝕，標(biāo)記，材料結(jié)構(gòu)的修改，光波導(dǎo)的寫入，等等。本發(fā)明的超快速脈沖是對于微機(jī)械加工想要的，因?yàn)闃颖静皇抢幂^長的脈沖加熱，并且熱影響的區(qū)域(HAZ)因此被減小。本發(fā)明的超快速脈沖可被使用于燒蝕應(yīng)用，因?yàn)樗鼈儗τ谝粺g的材料量提供更大的控制。燒蝕處理的例子包括但不限于，從不同的材料的頂部去除薄膜。本發(fā)明的超快速脈沖被使用于寫透明材料的波導(dǎo)，用于集成光學(xué)應(yīng)用。這些超快速脈沖允許材料的折射率被適當(dāng)?shù)匦薷模患訜嶂車牟牧稀?br> 例1本發(fā)明的超快速脈沖在1048nm的基波波長下被使用來機(jī)械加工各種材料。在一個實(shí)施例中，在1mm厚的堅(jiān)硬鋼上鉆孔50微米直徑的圓孔。通過使用5kHz重復(fù)速率的2.5瓦平均功率，鉆孔在20秒內(nèi)完成。
例2在本例中，本發(fā)明的超快速脈沖在被使用于在硼硅玻璃刻劃30微米寬的無缺口的溝槽。這是以2kHz重復(fù)速率和至少10mm/每秒的掃描速度完成。
例3在本例中，本發(fā)明的超快速脈沖在被使用于在超微復(fù)合的Morthane刻劃26微米寬和20微米深清晰的溝槽。重復(fù)速率是5kHz和需要10次來回，以及至少40mm/每秒的掃描速度被使用來生成這些溝槽。
例4在本例中，本發(fā)明的超快速脈沖在被使用來通過使用5kHz重復(fù)速率的2.4瓦平均功率切割770微米厚的白色Teflon(特富隆)。清晰的溝槽的切割是通過50次重復(fù)來回和50mm/每秒的掃描速度完成的。
本發(fā)明的各種實(shí)施例的以上的說明是為了顯示和說明給出的。它不打算是窮舉的或把本發(fā)明限于所公開的精確的形式。顯然，許多修改和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。本發(fā)明的范圍打算由以下的權(quán)利要求及其等價物規(guī)定。
權(quán)利要求
1.一種放大器系統(tǒng)，包括限定放大器腔體的第一和第二反射器；被放置在放大器腔體中的增益媒體；二極管泵浦源，被配置成直接泵浦增益媒體，放大器系統(tǒng)產(chǎn)生具有2瓦或更多的輸出功率的亞微微秒脈沖；計(jì)算機(jī)資源被耦合到放大器系統(tǒng)，并被配置成提供對于放大器系統(tǒng)的工作參數(shù)的控制。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，增益媒體是從Yb:KGW，Yb:KYW，KYbW，Yb:KLuW，Yb:YAG，YbAG，Yb:YLF，Yb:SYS，Yb:BOYS，Yb:YSO，Yb:CaF，Yb:Sc2O3，Yb:Y2O3，Yb:Lu2O3，Yb:GdCOB，Yb:玻璃和Nd:玻璃中選擇的。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，增益媒體是從Yb:KGW，Yb:KYW和Yb:KYbW中選擇的。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括熱去除裝置，被耦合到增益媒體，并被配置成把來自增益媒體的輸出增大到更高的功率。
5.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中熱去除裝置包括TE冷卻器。
6.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中熱去除裝置工作在低于10攝氏度的溫度。
7.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中增益媒體保持在干燥氣體中，以防止冷凝。
8.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中熱去除裝置提供增益媒體的冷卻，以提高導(dǎo)熱率和因此減小泵浦的增益媒體的熱梯度。
9.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中增益媒體的長度和摻雜被選擇成使得增益媒體的發(fā)熱最小化。
10.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中增益媒體被釬焊接到熱去除裝置。
11.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中至少一部分增益媒體具有斜角的邊緣，以減小缺陷。
12.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中增益媒體可以在使得吸收、增益、增益帶寬、脈沖持續(xù)時間、導(dǎo)熱率和熱膨脹的至，少一項(xiàng)最佳化和使得非線性光學(xué)效應(yīng)、熱機(jī)械和熱光學(xué)效應(yīng)最小化的取向上被使用。
13.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中增益媒體具有薄盤幾何形狀。
14.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中放大器是線性調(diào)頻的脈沖放大器。
15.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括Pockels單元。
16.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中二極管泵浦源是一個或多個單個光纖耦合的激光器二極管條。
17.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中工作參數(shù)包括以下的至少一項(xiàng)加到Pockels單元的電壓電平、加到Pockels單元的電壓的時序、色散延時線的長度、二極管泵浦源的驅(qū)動電流和溫度、增益媒體的溫度、頻率變換裝置的角度和溫度、以及系統(tǒng)的重復(fù)速率。
18.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中加到Pockels單元的電壓的時序和電壓電平被使用來使得能量最佳化和使得前置脈沖最小化。
19.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中色散延時線的長度被使用來使得輸出脈沖持續(xù)時間最佳化。
20.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中在系統(tǒng)的重復(fù)速率改變的情形下，電壓、時序和延時線的某些被重新最佳化。
21.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括用戶接口。
22.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中至少一部分工作參數(shù)隨時間漂移。
23.權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中生成表示工作參數(shù)的改變的誤差信號。
24.權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中至少一個誤差信號是基波輸出脈沖的二次諧波。
25.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)控制的工作參數(shù)在系統(tǒng)的校準(zhǔn)模式下被使用。
26.權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中當(dāng)至少一部分工作參數(shù)隨時間漂移時，運(yùn)行校準(zhǔn)模式。
27.權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中當(dāng)系統(tǒng)的參數(shù)改變時，運(yùn)行校準(zhǔn)模式。
28.權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中當(dāng)系統(tǒng)的重復(fù)速率改變時，運(yùn)行校準(zhǔn)模式。
29.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)存儲用于每個重復(fù)速率的工作參數(shù)的目標(biāo)值。
30.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中工作參數(shù)被自動調(diào)節(jié)。
31.一種放大器系統(tǒng)，包括限定放大器腔體的第一和第二反射器；被放置在放大器腔體中的增益媒體；二極管泵浦源，被配置以直接泵浦增益媒體，放大器系統(tǒng)產(chǎn)生具有2瓦或更多的輸出功率的亞微微秒脈沖；以及頻率變換裝置，它接收來自放大器的基波波長輸出，以及產(chǎn)生二次諧波波長輸出。
32.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中頻率變換裝置產(chǎn)生三次諧波、四次諧波、五次諧波、或六次諧波波長。
33.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中頻率變換裝置由BBO，KDP，KD*P，CLBO和LBO的至少一種制成。
34.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中頻率變換裝置的效率至少是50％。
35.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中從增益媒體輸出的基波波長是從1030到1050nm，以及二次諧波波長是從515到525nm。
36.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中二次諧波波長輸出被聚焦到一個光點(diǎn)，其半徑大大地小于基波波長輸出的衍射受限的光點(diǎn)大小。
37.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中頻率變換增加系統(tǒng)的對比度。
38.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中頻率變換將系統(tǒng)的對比度增加至少10倍。
39.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中頻率變換增加前置脈沖的對比度到104。
40.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中頻率變換將基波的脈沖持續(xù)時間減小2到10倍。
41.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中基波輸出具有至少200微焦耳的能量。
42.權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中二次諧波輸出具有至少100微焦耳的能量。
43.一種材料處理的方法，包括提供放大器系統(tǒng)，放大器系統(tǒng)具有二極管泵浦源，該二極管泵浦源被配置成直接泵浦增益媒體，放大器系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)資源，用來控制放大器系統(tǒng)的工作參數(shù)；產(chǎn)生具有2瓦或更多的輸出功率的亞微微秒脈沖的輸出光束；以及把輸出光束加到材料上，用于材料處理。
44.權(quán)利要求43的方法，其中材料處理是微機(jī)械加工。
45.權(quán)利要求43的方法，其中材料處理是燒蝕。
46.權(quán)利要求43的方法，其中材料處理是加標(biāo)記。
47.權(quán)利要求43的方法，其中材料處理是修改材料結(jié)構(gòu)。
48.權(quán)利要求43的方法，其中材料處理是寫光學(xué)波導(dǎo)。
49.權(quán)利要求43的方法，其中放大器系統(tǒng)包括頻率變換裝置，它接收來自增益媒體的基波波長輸出，以及產(chǎn)生二次諧波波長輸出。
50.權(quán)利要求43的方法，其中放大器系統(tǒng)包括頻率變換裝置，它接收來自增益媒體的基波波長輸出，以及產(chǎn)生三次諧波、四次諧波、五次諧波或六次諧波波長。
51.權(quán)利要求49的方法，還包括產(chǎn)生至少50％的頻率變換裝置的效率。
52.權(quán)利要求49的方法，其中從增益媒體輸出的基波波長是從1030到1050nm，以及二次諧波波長是從515到525nm。
53.權(quán)利要求49的方法，還包括把二次諧波波長輸出聚焦到一個光點(diǎn)，其半徑大大地小于基波波長輸出的衍射受限的光點(diǎn)大小。
54.權(quán)利要求49的方法，還包括增加系統(tǒng)的對比度。
55.權(quán)利要求49的方法，還包括增加系統(tǒng)的對比度至少10倍。
56.權(quán)利要求49的方法，還包括增加前置脈沖的對比度到104。
57.權(quán)利要求49的方法，還包括將基波的脈沖持續(xù)時間減小2到10倍。
全文摘要
公開了直接二極管泵浦放大器系統(tǒng)，放大器系統(tǒng)產(chǎn)生具有2瓦或更多的輸出功率的亞微微秒脈沖。計(jì)算機(jī)資源被耦合到放大器系統(tǒng)，以及被配置成提供對于放大器系統(tǒng)的工作參數(shù)的控制。任選的二次諧波生成器被提供來增加對比度和減小最小的聚焦光點(diǎn)尺寸。放大器系統(tǒng)可被利用于材料處理應(yīng)用。
文檔編號H01S3/23GK1926728SQ200580006249
公開日2007年3月7日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月7日
發(fā)明者詹姆斯·D·卡夫卡, 周建平, 尤爾格·奧斯德奧, 凱文·霍爾辛格, 文茨斯托弗·斯托弗 申請人:光譜物理學(xué)公司