本實(shí)用新型涉及一種全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器。

背景技術(shù)：

基于全固態(tài)超快激光器在工業(yè)加工和醫(yī)療臨床等方面對(duì)于高峰值功率的要求，本實(shí)用新型提出一種全固態(tài)超快激光器的實(shí)現(xiàn)方案，主要解決在超短脈寬條件下，激光器功率低、能量弱等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器。

按照本實(shí)用新型提供的一種全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器采用的主要技術(shù)方案為：包括種子光源以及與所述種子光源相連接的多程放大模塊和雙波長(zhǎng)切換模塊，所述多程放大模塊包括三個(gè)45°反射鏡、偏振片、四個(gè)晶體、四個(gè)法拉第旋光器、1/2波片、兩個(gè)泵浦源，所述雙波長(zhǎng)切換模塊包括1/2波片、偏振片、KTP晶體、分光鏡、ABS吸收體、窗口，所述1/2波片上設(shè)置有電磁閥，外部控制電路通過(guò)所述電磁閥控制所述1/2波片實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)外部切換及控制。

本實(shí)用新型提供的全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器還可具有如下附屬技術(shù)特征：

所述晶體和所述法拉第旋光器間隔設(shè)置，所述泵浦源設(shè)置在相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)所述晶體之間。

兩個(gè)所述泵浦源之間以及所述種子光源與所述泵浦源之間均設(shè)置有同步延時(shí)電路。

所述晶體為Nd：Ce：YAG晶體。

采用本實(shí)用新型提供的全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器帶來(lái)的有益效果為：本實(shí)用新型與傳統(tǒng)方案相比較存在的優(yōu)勢(shì)：

①傳統(tǒng)方案采用雙泵浦模塊，光束在凈體重進(jìn)行單次傳輸，所能夠放大的倍數(shù)是有限的，本方案次用多程放大技術(shù)，能夠多次有效的對(duì)能量進(jìn)行放大，提高能量利用率；

②傳統(tǒng)方案沒(méi)有對(duì)各向異性雙折射晶體的退偏現(xiàn)象進(jìn)行補(bǔ)償，本方案采用法拉第旋光器修正因退偏所產(chǎn)生的偏振方向偏轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的能量利用率和放大倍率；

③傳統(tǒng)的方案采用濾光片或者兩個(gè)出光窗口的方式實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)的切換輸出，本方案采用電路控制電磁閥的方式實(shí)現(xiàn)外部控制切換，且使用同一窗口實(shí)現(xiàn)了雙波長(zhǎng)的輸出。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所述全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實(shí)用新型所述全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器的放大原理圖。

圖3為本實(shí)用新型所述全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器中延時(shí)電路圖。

圖4為本實(shí)用新型所述全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器的多級(jí)放大原理圖。

圖5為本實(shí)用新型所述全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器的波長(zhǎng)切換原理圖。

圖6為本實(shí)用新型所述全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器的532nm激光輸出原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳述：

如圖1至圖6所示，按照本實(shí)用新型提供的一種全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器的實(shí)施例，包括種子光源1以及與所述種子光源1相連接的多程放大模塊14和雙波長(zhǎng)切換模塊15，所述多程放大模塊14包括三個(gè)45°反射鏡、偏振片3、四個(gè)晶體、四個(gè)法拉第旋光器5、1/2波片6、兩個(gè)泵浦源7，所述雙波長(zhǎng)切換模塊15包括1/2波片6、偏振片3、KTP晶體10、分光鏡11、ABS吸收體12、窗口13，所述1/2波片上設(shè)置有電磁閥，外部控制電路通過(guò)所述電磁閥控制所述帶電磁閥的1/2波片8實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)外部切換及控制。所述晶體和所述法拉第旋光器5間隔設(shè)置，所述泵浦源7設(shè)置在相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)所述晶體之間。兩個(gè)所述泵浦源7之間以及所述種子光源1與所述泵浦源7之間均設(shè)置有同步延時(shí)電路。所述晶體為Nd：Ce：YAG晶體4。

如圖1至圖6所示，按照本實(shí)用新型提供的一種全固態(tài)雙波長(zhǎng)超快激光器工作方法的實(shí)施例，包括以下步驟：種子光源1產(chǎn)生的激光經(jīng)過(guò)偏振片3后轉(zhuǎn)換成有固定振動(dòng)方向的偏振光，隨后經(jīng)過(guò)Nd：Ce：YAG晶體4的放大，經(jīng)法拉第旋光器5對(duì)偏振方向進(jìn)行重新矯正，隨后經(jīng)過(guò)1/2波片6后偏振角度變化90°，再次經(jīng)過(guò)Nd：Ce：YAG晶體4放大，隨后經(jīng)過(guò)兩次45°反射鏡的反射，在經(jīng)過(guò)兩次放大和45°反射鏡反射，重復(fù)上述過(guò)程直至光束可以完全穿過(guò)偏振片3并且進(jìn)入波長(zhǎng)切換模塊；

激光經(jīng)過(guò)45°反射鏡反射后，在經(jīng)過(guò)固定有電磁閥的1/2波片8，此時(shí)1/2波片處于關(guān)閉狀態(tài)，隨后經(jīng)過(guò)偏振片9后被反射，然后經(jīng)過(guò)45°反射鏡后再經(jīng)過(guò)KTP晶體10的倍頻，隨后經(jīng)過(guò)分光鏡11后的激光透射進(jìn)入吸收體，隨后再次經(jīng)過(guò)分光鏡11(1064AR，532HR)的反射后進(jìn)入窗口13實(shí)現(xiàn)輸出。

放大原理

當(dāng)種子光源1經(jīng)過(guò)放大模組時(shí)，根據(jù)愛(ài)因斯坦的量子力學(xué)理論，該能量會(huì)被有效放大。如圖3所示，放大模組與種子光源1之間存在延時(shí)電路，如圖2所示，當(dāng)晶體吸收泵浦源7所提供的能量，并且達(dá)到最大粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，種子光源1所發(fā)出的激光入射并且被晶體成功接收，此時(shí)由種子光源1所產(chǎn)生的能量能夠被高效放大；

多級(jí)放大原理

種子光源1產(chǎn)生的激光經(jīng)過(guò)偏振片3后轉(zhuǎn)換成有固定振動(dòng)方向的偏振光，隨后經(jīng)過(guò)晶體的放大，由于Nd：Ce：YAG屬于各向異性雙折射晶體，有退偏特性，所以需要加入法拉第旋光器5對(duì)偏振方向進(jìn)行重新矯正，隨后經(jīng)過(guò)1/2波片6后偏振角度變化90°，再次經(jīng)過(guò)晶體放大，隨后經(jīng)過(guò)兩次45°反射鏡的反射，在經(jīng)過(guò)兩次放大和45°反射鏡反射，由于偏振的的方向偏轉(zhuǎn)了90°所以再次經(jīng)過(guò)偏振片3時(shí)會(huì)被反射，重復(fù)上述過(guò)程一共經(jīng)過(guò)8次有效放大后，由于偏振角度再次偏轉(zhuǎn)90°與偏振片3的方向相同，此時(shí)光束可以完全穿過(guò)偏振片3并且進(jìn)入波長(zhǎng)切換模塊，如圖4所示；

種子光源1→偏振片3(透射)→晶體(功率放大)→旋光器→1/2波片6→晶體(功率放大)→45°反射鏡→旋光器→45°反射鏡→晶體(功率放大)→旋光器→晶體(功率放大)→45°反射鏡→旋光器→偏振片3(反射)→晶體(功率放大)→旋光器→1/2波片6→晶體(功率放大)→45°反射鏡→旋光器→45°反射鏡→晶體(功率放大)→旋光器→晶體(功率放大)→45°反射鏡→旋光器→偏振片3(透射)→進(jìn)入波長(zhǎng)切換模塊

波長(zhǎng)切換原理

A.1064nm激光輸出：

經(jīng)過(guò)功率放大后的激光經(jīng)過(guò)45°反射鏡反射后，經(jīng)過(guò)固定有1/2波片6的電磁閥，此時(shí)1/2波片6處于開(kāi)啟狀態(tài)(振動(dòng)方向未發(fā)生偏轉(zhuǎn))，隨后經(jīng)過(guò)偏振片3(偏振片3的角度與光的振動(dòng)方向一致)，在經(jīng)過(guò)分光鏡11后進(jìn)入輸出窗口13，如圖5所示；

功率放大后的激光→帶有電磁閥(開(kāi)啟)的1/2波片8的→偏振片3→分光鏡11→窗口13

B.532nm激光輸出：

經(jīng)過(guò)功率放大后的激光經(jīng)過(guò)45°反射鏡反射后，在經(jīng)過(guò)固定有1/2波片6的電磁閥，此時(shí)1/2波片6處于關(guān)閉狀態(tài)(振動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)90°)，隨后經(jīng)過(guò)偏振片3后被反射(偏振片3的角度與光的振動(dòng)方向垂直)，然后經(jīng)過(guò)45°反射鏡后再經(jīng)過(guò)KTP晶體10的倍頻，將部分1064nm的激光轉(zhuǎn)換成532nm的激光，隨后經(jīng)過(guò)分光鏡11(1064AR，532HR)后1064nm波長(zhǎng)的激光透射進(jìn)入吸收體，532nm波長(zhǎng)的激光被反射，隨后再次經(jīng)過(guò)分光鏡11(1064AR，532HR)的反射后進(jìn)入窗口13實(shí)現(xiàn)532nm波長(zhǎng)輸出，如圖6所示；

功率放大后的激光→帶有電磁閥(關(guān)閉)的1/2波片8的→偏振片3→45°反射鏡→KTP晶體10→分光鏡11→分光鏡11→窗口13

以上所述的實(shí)施例，只是本實(shí)用新型較優(yōu)選的具體實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。