一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體激光器，特別涉及一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，屬于激光領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]具有窄脈沖寬度、大能量的固體激光器在激光醫(yī)療、非線性光學、精密加工和激光通信領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。目前為了獲得較大能量的亞納秒或皮秒脈沖的輸出，往往需要采用半導體可飽和吸收鏡(SESAM)鎖模技術(shù)獲得納焦耳量級的鎖模序列，再結(jié)合再生放大器獲得毫焦耳的輸出，最后通過行波放大器對脈沖進行進一步放大。這種方式的結(jié)構(gòu)相對復雜，且再生放大器對信號的控制提出了更高的要求，價格也相對昂貴，從而限制了其在某些領(lǐng)域的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的采用鎖模技術(shù)結(jié)合放大技術(shù)獲得窄脈沖寬度、大能量的激光結(jié)構(gòu)復雜、成本高的問題，提供一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器。
[0004]本發(fā)明所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器包括由種子光激光器1、光隔離器2、整形器一 3、偏振器件一 4、放大器一 5、偏振器件二 6、SBS脈沖壓縮器7、整形器二 8和放大器二 9 ；
[0005]種子光激光器I產(chǎn)生的線性偏振光依次經(jīng)過光隔離器2、整形器一 3、偏振器件一4、放大器一 5和偏振器件二 6后，進入SBS脈沖壓縮器7，從SBS脈沖壓縮器7返回的光依次經(jīng)過偏振器件二 6、放大器一 5、偏振器件一 4、整形器二 8和放大器二 9后，從放大器二 9出射；
[0006]偏振器件一 4用于使水平方向偏振的激光透射，垂直方向偏振的激光反射；偏振器件二 6用于使正向和反向兩次通過該器件的光偏振態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即水平偏振光兩次通過該器件后變成垂直偏振光，垂直偏振光兩次通過該器件后變成水平偏振光。
[0007]受激布里淵散射(StimulatedBrillouin Scattering，簡稱 SBS)，是一種能夠有效獲得激光脈沖壓縮的技術(shù)手段，同時，有結(jié)構(gòu)簡單、相位共軛和輸出的Stokes光的光束質(zhì)量好等特性。因此，利用SBS技術(shù)獲得具有結(jié)構(gòu)簡單且能量較大的超短脈沖激光輸出具有重要的研究意義，也是推動超短脈沖激光器工程應用的關(guān)鍵動力。
[0008]本發(fā)明的獲得的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，可通過控制SBS脈沖壓縮器的工作物質(zhì)、結(jié)構(gòu)及長度，獲得不同脈沖寬度，實現(xiàn)百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的激光輸出；通過控制放大器一與放大器二的延時和電壓，獲得不同的能量輸出；該結(jié)構(gòu)簡單，成本相對現(xiàn)有的技術(shù)更為低廉，輸出能量大，且輸出為光束質(zhì)量好的激光。
【附圖說明】
[0009]圖1為實施方式二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2至圖6為實施方式一中的五種不同結(jié)構(gòu)的SBS脈沖壓縮器7 ；
[0011]圖7至圖13為實施方式七中的七種不同結(jié)構(gòu)的整形器；
[0012]圖14是實施方式一中輸出壓縮后脈沖的波形圖，壓縮后脈沖寬度約為5ns ；
[0013]圖15是實施方式一中輸出壓縮后脈沖的波形圖，壓縮后脈沖寬度約為600ps ；
[0014]圖16是實施方式一中輸出壓縮后脈沖的波形圖，壓縮后脈沖寬度約為500ps ；
[0015]圖17是實施方式一中輸出壓縮后脈沖的波形圖，壓縮后脈沖寬度約為400ps。
【具體實施方式】
[0016]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1至圖9、圖14至圖17說明本實施方式，本實施方式所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器包括由種子光激光器1、光隔離器2、整形器一 3、偏振器件一 4、放大器一 5、偏振器件二 6、SBS脈沖壓縮器7、整形器二 8和放大器二9 ;
[0017]種子光激光器I產(chǎn)生的線性偏振光依次經(jīng)過光隔離器2、整形器一 3、偏振器件一4、放大器一 5和偏振器件二 6后，進入SBS脈沖壓縮器7，從SBS脈沖壓縮器7返回的光依次經(jīng)過偏振器件二 6、放大器一 5、偏振器件一 4、整形器二 8和放大器二 9后，從放大器二 9出射；
[0018]偏振器件一 4用于使水平方向偏振的激光透射，垂直方向偏振的激光反射；偏振器件二 6的功能是使正向和反向兩次通過該器件的光偏振態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即水平偏振光兩次通過該器件后變成垂直偏振光，垂直偏振光兩次通過該器件后變成水平偏振光。
[0019]種子光激光器I產(chǎn)生線性偏振、窄激光線寬輸出。光隔離器2可以使激光單向傳輸。偏振器件一 4可實現(xiàn)某一偏振方向的光透過，其他偏振方向的光反射。偏振器件二 6可將兩次通過的激光進行偏振態(tài)的反轉(zhuǎn)(s光與P光之間轉(zhuǎn)換);SBS脈沖壓縮器7能夠?qū)崿F(xiàn)注入激光的脈沖壓縮。SBS脈沖壓縮器7可采用多種結(jié)構(gòu)，如圖2至圖6所示。
[0020]可通過控制種子光激光器I經(jīng)過放大器一 5后的激光能量，以及SBS脈沖壓縮器7的長度、工作物質(zhì)、內(nèi)置透鏡的焦距和位置，來調(diào)整從放大器一 5出射的激光的脈寬、脈沖壓縮效率和輸出能量，此時獲得的出射光為小能量壓縮后的基頻光，從放大器一 5出射的激光經(jīng)過整形器二 8和放大器二 9后獲得放大的基頻光能量輸出，如圖14至圖17所示，實驗得到脈寬分別為5ns、600ps、500ps及400ps的輸出波形。
[0021]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進一步限定，本實施方式中，所述固體激光器還包括整形器三10、非線性頻率轉(zhuǎn)換器11和分光器12，從放大器二 9出射的激光依次經(jīng)過整形器三10、非線性頻率轉(zhuǎn)換器11和分光器12后，從分光器12出射。
[0022]從放大器二 9出射的激光依次經(jīng)過整形器三10和非線性頻率轉(zhuǎn)換器11和分光器12后，能夠獲得不同激光波長的合并輸出。
[0023]【具體實施方式】三:本實施方式是對實施方式一和二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進一步限定，本實施方式中，SBS脈沖壓縮器7的工作物質(zhì)為氣體、液體或固體。
[0024]【具體實施方式】四:本實施方式是對實施方式三所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進一步限定，本實施方式中，SBS脈沖壓縮器7由一個或若干個獨立裝置構(gòu)成。能夠?qū)崿F(xiàn)注入激光的脈沖壓縮。
[0025]【具體實施方式】五:本實施方式是對實施方式二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進一步限定，本實施方式中，非線性頻率轉(zhuǎn)換器11為二倍頻器、三倍頻器、四倍頻器、和頻器或光參量振蕩器。
[0026]通過控制非線性頻率轉(zhuǎn)換器的晶體和匹配方式，獲得不同波長的激光輸出。
[0027]【具體實施方式】六:本實施方式是對實施方式二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進一步限定，本實施方式中，分光器12為單一的分色元件或多個分色元件的組合。
[0028]【具體實施方式】七:結(jié)合圖7至圖13說明本實施方式，本實施方式是對實施方式二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進一步限定，本實施方式中，整形器一 3、整形器二 8)和整形器三10為擴束鏡、縮束鏡或小孔光闌，或擴束鏡、縮束鏡及小孔光闌的組合。
[0029]【具體實施方式】八:本實施方式是對實施方式二所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器的進一步限定，本實施方式中，放大器一 5和放大器二 9內(nèi)均包含多個放大模塊，且每個放大模塊的電壓和延時相同或者不同。
[0030]通過控制放大器一與放大器二的延時、電壓，獲得不同的能量輸出。
【主權(quán)項】
1.一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，它包括由種子光激光器(1)、光隔離器(2)、整形器一(3)、偏振器件一(4)、放大器一(5)、偏振器件二(6)、SBS脈沖壓縮器(7)、整形器二(8)和放大器二(9); 種子光激光器(1)產(chǎn)生的線性偏振光依次經(jīng)過光隔離器(2)、整形器一(3)、偏振器件一(4)、放大器一(5)和偏振器件二(6)后，進入SBS脈沖壓縮器(7)，從SBS脈沖壓縮器(7)返回的光依次經(jīng)過偏振器件二 ￠)、放大器一(5)、偏振器件一(4)、整形器二(8)和放大器二(9)后，從放大器二(9)出射； 偏振器件一(4)用于使水平方向偏振的激光透射，垂直方向偏振的激光反射；偏振器件二(6)用于使正向和反向兩次通的光偏振態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即水平偏振光兩次通過該器件后變成垂直偏振光，垂直偏振光兩次通過該器件后變成水平偏振光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，所述固體激光器還包括整形器三(10)、非線性頻率轉(zhuǎn)換器(11)和分光器(12)，從放大器二(9)出射的激光依次經(jīng)過整形器三(10)、非線性頻率轉(zhuǎn)換器(11)和分光器(12)后，從分光器(12)出射。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，SBS脈沖壓縮器(7)的工作物質(zhì)為氣體、液體或固體。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，SBS脈沖壓縮器(7)由一個或若干個獨立裝置構(gòu)成。能夠?qū)崿F(xiàn)注入激光的脈沖壓縮。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，非線性頻率轉(zhuǎn)換器(11)為二倍頻器、三倍頻器、四倍頻器、和頻器或光參量振蕩器。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，分光器(12)為單一的分色元件或多個分色元件的組合。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，整形器一⑶、整形器二(8))和整形器三(10)為擴束鏡、縮束鏡或小孔光闌，或擴束鏡、縮束鏡及小孔光闌的組合。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，其特征在于，放大器一(5)和放大器二(9)內(nèi)均包含多個放大模塊，且每個放大模塊的電壓和延時相同或者不同。
【專利摘要】一種百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器，涉及百皮秒至納秒脈沖寬度可調(diào)的固體激光器。它為了解決現(xiàn)有的采用鎖模技術(shù)結(jié)合放大技術(shù)獲得窄脈沖寬度、大能量的激光結(jié)構(gòu)復雜、成本高的問題。種子光激光器產(chǎn)生的線性偏振光依次經(jīng)過光隔離器、整形器一、偏振器件一、放大器一和偏振器件二后，進入SBS脈沖壓縮器，從SBS脈沖壓縮器返回的光依次經(jīng)過偏振器件二、放大器一、偏振器件一、整形器二和放大器二后，從放大器二出射。該激光器結(jié)構(gòu)簡單，成本相對現(xiàn)有的技術(shù)更為低廉，輸出能量大，且輸出為光束質(zhì)量好的激光，適用于激光醫(yī)療、非線性光學、精密加工和激光通信領(lǐng)域。
【IPC分類】H01S3/223, H01S3/083, H01S3/034
【公開號】CN105305221
【申請?zhí)枴緾N201510829810
【發(fā)明人】呂志偉, 王雨雷
【申請人】呂志偉
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月25日