[發明專利]一種可方便調節激光脈寬的飛秒激光器

在審

• 申請號: 201611004376.5
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN108075347A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 孫輝;樊仲維
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;G01N21/71
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

一種可方便調節激光脈寬的飛秒激光器，其包括在激光輸出路徑依次設置的泵浦激光二極管、會聚透鏡、激光晶體、啁啾鏡、半導體可飽和吸收鏡、棱鏡、端面鏡，其中棱鏡為放置在電動平移臺上能調整相對位置的棱鏡對，其中飛秒激光振蕩器的激光腔中同時包括用于色散補償的一個啁啾鏡和一對棱鏡對。本發明還涉及上述飛秒激光器用于鋼鐵樣品成分檢測或激光眼科手術的用途。本發明可以實現一款激光脈寬從200飛秒到1000飛秒連續變化的新的飛秒激光眼科手術用飛秒激光器的光源，從而可以實現在飛秒激光燒蝕角膜過程中激光脈寬隨激光在角膜中位置變化而變化以利于得到最好的激光燒蝕效果。

技術領域

本發明涉及可方便調節激光脈寬的飛秒激光器及其作為激光誘導等離子體光譜分析設備(LIBS)光源用于鋼鐵樣品成分檢測，尤其對鋼鐵樣品成分的實時在線檢測，或用于激光眼科手術，尤其飛秒激光角膜移植手術和飛秒激光原位角膜磨鑲術的用途。

背景技術

一方面，激光誘導等離子體光譜技術(Laser Induced Plasma Spectroscopy，LIPS)也稱作激光誘導擊穿光譜技術(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)，是一種以激光作為激發源誘導產生激光等離子體的原子發射光譜分析方法，是基于激光與物質相互作用物理學和光譜學的元素成分和濃度分析技術。LIPS是通過將一束高能量短脈沖的激光束聚焦到待檢測的樣品上，進而產生高溫高密度并且由自由電子、離子和原子組成的激光等離子體，最后對該等離子體輻射光譜進行分析的一個過程。該方法具有許多獨特的優點，如操作容易、樣品處理簡單、檢測對象多元化(固體、液體、氣體、氣溶膠等)、可多元素同時分析、近似于無損檢測的特性、能夠檢測元素周期表上絕大部分的元素、具有較高的靈敏度、無需與樣品接觸的純光學方法、能遠距離檢測的能力等。

目前，激光誘導光源脈寬為固定飛秒數值的激光誘導等離子體光譜分析設備已經出現，但是以單一脈寬的激光器作為激光誘導光源，無法系統的分析激光誘導光源脈寬變化對產生激光誘導等離子體效果的影響，尤其對于鋼水的在線檢測，難以實現準確地測量。

另一方面，飛秒激光眼科手術在臨床應用中包括飛秒激光角膜移植手術和飛秒激光原位角膜磨鑲術。為了取得最好的手術效果，手術中使用的飛秒激光脈沖能量需要盡可能的接近而略高于角膜激光切削閾值。不論是在飛秒激光角膜移植手術還是在飛秒激光原位角膜磨鑲術中，都需要飛秒激光對角膜不同深度進行燒蝕。在飛秒激光角膜移植手術中，飛秒激光需要從下到上貫穿角膜進行燒蝕，在飛秒激光原位角膜磨鑲術中，開角膜瓣的飛秒激光也需要從角膜內部從表面算起100到120微米處至角膜表面進行燒蝕。角膜對飛秒激光燒蝕的閾值隨深度不同而變化，而且角膜的飛秒激光燒蝕閾值直接和激光脈寬相關，因此精確的實時調整飛秒激光脈寬對于手術應用就具有非常迫切的應用需求。

而現階段臨床應用的飛秒激光器在手術中激光脈寬都是固定值，在不同角膜深度作用的激光脈寬都是同一值，這樣無法保證在不同角膜深度都取得最好的激光燒蝕效果，如果激光脈寬能隨激光在角膜內作用深度的變化而變化，可以取得更好的手術效果。

發明內容

由于現有的測量方法和現有的手術方法有以上的不足之處，為了探索不同脈寬的飛秒超短脈沖激光對鋼鐵樣品檢測結果的影響和為了在飛秒激光眼科手術中取得更好的激光燒蝕效果，我們研發了一種新的觀測鋼鐵樣品成分的激光誘導等離子體光譜分析設備的光源或一種新的飛秒激光眼科手術用飛秒激光器的光源。本發明是在現有全固態飛秒激光振蕩器中加入一個啁啾鏡并把棱鏡對放置在位置可調的調整平臺上，通過調節棱鏡對引入的啁啾數值來實現激光脈寬在飛秒范圍從200飛秒到1000飛秒連續變化。