[發明專利]一種低重頻高穩定亞納秒脈沖綠激光產生裝置

無效

• 申請號: 201310500617.5
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103500921A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 趙佳;趙圣之;楊克建;張海娟
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/08
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 寧欽亮

技術領域

本發明涉及一種產生低重復頻率、高穩定、亞納秒脈沖綠激光的方法，屬于激光技術領域。

背景技術

全固態短脈沖0.53μm綠激光在軍事、激光醫療、激光測量、信息存儲等領域具有廣闊的應用。綠激光的脈沖寬度、重復率是激光應用中重要的指標，因為脈沖寬度和重復率決定了光與物質相互作用的時間及動力學過程，低重復率不僅提高脈沖的峰值功率，而且在諸如熒光壽命測量中能夠增加壽命測量的范圍，因而受到人們極大的關注。

通過摻釹激活介質產生的1.06μm的基頻紅外激光，利用非線性晶體的倍頻變換是獲得綠激光最常用的方法，且倍頻綠激光的特性依賴于基頻紅外激光。通常來說，連續鎖模激光能夠產生皮秒(ps)和飛秒(fs)級的脈沖，脈沖的重復率依賴于腔長,在MHz-GHz量級。主動調Q激光能夠產生幾納秒到幾十納秒的脈沖，脈沖的重復率為kHz量級；被動調Q激光可產生納秒級的脈沖，而微片被動調Q激光的脈沖寬度可以窄到亞納秒級，但被動調Q激光的單脈沖能量及脈沖的重復率均不穩定；調Q鎖模是介于調Q和連續鎖模之間的動力學過程，調Q包絡的脈寬和重復率均與調Q激光相同，調Q包絡下的鎖模脈沖的脈寬為亞納秒級，其重復率與連續鎖模相同，但調Q包絡下的鎖模脈沖串個數眾多，單脈沖能量從包絡中心向外依次減小，穩定性較差。因此，單一的連續鎖模、調Q或調Q鎖模技術，均難以獲得低重頻（幾KHz）亞納秒級脈沖紅外激光。基頻紅外激光源的缺失導致人們難以獲得低重復頻率亞納秒脈沖綠激光。

雙損耗調制是將兩種不同或相同的損耗調制相結合，并同時放入一諧振腔內。依據不同的結合又可分為雙主動損耗調制、主-被動雙損耗調制、雙被動損耗調制。與單損耗調制的激光相比，雙損耗調制的激光夠產生更窄的脈沖寬度、更高的峰值功率、更穩定的脈沖。理論和實驗結果表明，雙損耗調制的調Q激光能夠比單損耗調制的調Q激光產生更窄的脈沖寬度、更對稱的波形、更高的峰值功率，主被動和雙被動連續鎖模激光能夠產生更穩定的鎖模脈沖，雙損耗調制的調Q鎖模激光峰值功率大幅度提高、穩定性大大增強。眾所周知，主動損耗調Q產生的短脈沖激光重復率穩定、易于控制，而飽和吸收體被動鎖模結構簡單、價格低廉。因此，基于主-被動雙損耗調制技術能夠利用兩種損耗調制的特點，能夠產生單損耗調制難以獲得的理想調制的基頻激光脈沖，如果再利用非線性晶體的倍頻變換，有望獲得期望的綠激光脈沖。

發明內容

本發明針對現有單一的連續鎖模、調Q或調Q鎖模技術難以獲得低重頻、高穩定性、亞納秒級脈沖綠激光的問題，基于主-被動雙損耗調制技術，利用非線性晶體的倍頻變換，提出一種低重頻高穩定亞納秒脈沖綠激光產生裝置。

本發明的低重頻高穩定亞納秒脈沖綠激光產生裝置，采用以下技術方案：

該裝置為四個腔鏡構成的Z型諧振腔，四個腔鏡分別為第一基頻光全反射平面鏡M₁、第二基頻光全反射凹面鏡M₂、第三基頻光全反倍頻光高透凹面鏡M₃和第四基頻光和倍頻光全反平面鏡M₄，M₁和M₂之間依次設有激活介質、起偏器、電光調制器和四分之一波片，電光調制器的重復率選擇低重頻1KHz；M₃和M₄之間依次設倍頻晶體和雙壁碳納米管被動飽和吸收體，雙壁碳納米管置于貼近M₄處，以獲得最小振蕩基頻激光光斑半徑；倍頻晶體為非線性晶體KTP。