[發(fā)明專利]產(chǎn)生高穩(wěn)定、低重復(fù)頻率、亞納秒鎖模脈沖激光的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210594318.8
• 申請(qǐng)日: 2012-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103036137A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙佳;趙圣之;楊克建;張海娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/08
• 分類號(hào): H01S3/08;H01S3/115
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 寧欽亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用主被動(dòng)雙損耗調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生高穩(wěn)定、低重復(fù)頻率、亞納秒脈沖激光的方法，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

全固態(tài)短脈沖激光中的脈沖寬度、重復(fù)率、穩(wěn)定性、峰值功率是極為重要的幾項(xiàng)指標(biāo)。高穩(wěn)定性和高峰值功率是短脈沖激光應(yīng)用的必要條件；脈沖寬度和重復(fù)率決定了光與物質(zhì)相互作用的時(shí)間及動(dòng)力學(xué)過(guò)程，低重復(fù)率不僅提高脈沖的峰值功率，而且在諸如熒光壽命測(cè)量中能夠增加壽命測(cè)量的范圍。圖1顯示了通常激光器的四種不同運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，包括連續(xù)(CW)、調(diào)Q(Q-switching)、連續(xù)鎖模（CW?mode-locking）、調(diào)Q鎖模（Q-switching?andmode-locking）。

一般說(shuō)來(lái)，連續(xù)鎖模激光能夠產(chǎn)生皮秒(ps)和飛秒(fs)級(jí)的脈沖，脈沖的重復(fù)率依賴于腔長(zhǎng),在MHz~GHz量級(jí)；通過(guò)增加腔長(zhǎng)到100m和3.8Km，在被動(dòng)鎖模激光和被動(dòng)鎖模光纖激光中最低的重復(fù)率只能到1.5MHz和77KHz，但腔長(zhǎng)的增加無(wú)疑使激光器系統(tǒng)復(fù)雜，且難以獲得幾KHz的重復(fù)速率。主動(dòng)調(diào)Q激光能夠產(chǎn)生幾納秒到幾十納秒的脈沖，脈沖的重復(fù)率為kHz量級(jí)，并可以調(diào)控；被動(dòng)調(diào)Q激光可產(chǎn)生納秒級(jí)的脈沖，而微片被動(dòng)調(diào)Q激光的脈沖寬度可以窄到亞納秒級(jí)，但被動(dòng)調(diào)Q激光的單脈沖能量及脈沖的重復(fù)率均不穩(wěn)定；調(diào)Q技術(shù)難以獲得高穩(wěn)定性、高峰值功率的脈沖激光。調(diào)Q鎖模是介于調(diào)Q和連續(xù)鎖模之間的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，調(diào)Q包絡(luò)的脈寬和重復(fù)率均與調(diào)Q激光相同，調(diào)Q包絡(luò)下的鎖模脈沖的脈寬為亞納秒級(jí)，其重復(fù)率與連續(xù)鎖模相同，峰值功率高于調(diào)Q激光和連續(xù)鎖模激光脈沖，但調(diào)Q包絡(luò)下的鎖模脈沖串個(gè)數(shù)眾多，單脈沖能量從包絡(luò)中心向外依次減小，穩(wěn)定性較差。因此，單一的連續(xù)鎖模、調(diào)Q或調(diào)Q鎖模技術(shù)，均難以獲得低重頻（幾KHz）、高穩(wěn)定性、高峰值功率的亞納秒級(jí)鎖模脈沖激光。

雙損耗調(diào)制是將兩種不同或相同的損耗調(diào)制相結(jié)合，并同時(shí)放入一諧振腔內(nèi)。依據(jù)不同的結(jié)合又可分為雙主動(dòng)損耗調(diào)制、主-被動(dòng)雙損耗調(diào)制、雙被動(dòng)損耗調(diào)制。雙主動(dòng)損耗調(diào)制如主動(dòng)電光（聲光）和主動(dòng)聲光（電光）相結(jié)合，主-被動(dòng)雙損耗調(diào)制如主動(dòng)電光（聲光）與飽和吸收體（Cr⁴⁺:YAG、GaAs、SESAM等）被動(dòng)吸收相結(jié)合，雙被動(dòng)損耗調(diào)制如飽和吸收體（Cr⁴⁺:YAG、GaAs、SESAM等）被動(dòng)吸收與飽和吸收體（Cr⁴⁺:YAG、GaAs、SESAM等）被動(dòng)吸收相結(jié)合。與單損耗調(diào)制的激光相比，雙損耗調(diào)制的激光夠產(chǎn)生更窄的脈沖寬度、更高的峰值功率、更穩(wěn)定的脈沖。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙調(diào)Q激光能夠比單調(diào)Q激光產(chǎn)生更窄的脈沖寬度、更對(duì)稱的波形、更高的峰值功率，主被動(dòng)和雙被動(dòng)連續(xù)鎖模激光能夠產(chǎn)生更穩(wěn)定的鎖模脈沖，雙調(diào)Q鎖模激光峰值功率大幅度提高、穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。眾所周知，主動(dòng)損耗調(diào)Q產(chǎn)生的短脈沖激光重復(fù)率穩(wěn)定、易于控制，而飽和吸收體被動(dòng)鎖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。因此，主-被動(dòng)雙損耗調(diào)制能夠利用兩種損耗調(diào)制的特點(diǎn)，產(chǎn)生單損耗調(diào)制難以獲得的理想調(diào)制脈沖，倍受人們的青睞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有單一的連續(xù)鎖模、調(diào)Q或調(diào)Q鎖模技術(shù)存在的難以獲得低重頻、高穩(wěn)定性、高峰值功率的亞納秒級(jí)鎖模脈沖激光的問(wèn)題，提供一種基于雙損耗調(diào)制技術(shù)能夠產(chǎn)生高穩(wěn)定、低重復(fù)頻率、亞納秒鎖模脈沖激光的方法。

本發(fā)明產(chǎn)生高穩(wěn)定、低重復(fù)頻率、亞納秒鎖模脈沖激光的方法，是：