[發明專利]一種可方便調節激光脈寬的皮秒激光器

在審

• 申請號: 201611004485.7
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN108075349A
• 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: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11;H01S3/0941;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皮秒激光器，其包括在激光輸出路徑上依次設置的泵浦激光二極管、會聚透鏡、激光晶體、反射鏡、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。其中本發明可以用于任何合適的皮秒激光器，只要泵浦激光二極管和激光晶體相匹配就可以得到相應的激光輸出波長。由于本發明的皮秒激光器能夠實現激光脈寬從20皮秒到200皮秒連續變化，因此作為激光誘導等離子體光譜分析設備(LIBS)光源用于鋼水樣品成分檢測，可以提高精確度。

技術領域

本發明的應用領域為鋼鐵樣品成分檢測，尤其涉及可方便調節激光脈寬的皮秒激光器及其用作激光誘導光源脈寬連續變化的激光誘導等離子體光譜分析設備(LIBS)光源的用途，用于對鋼鐵樣品成分的實時在線檢測。

背景技術

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皮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。

發明內容

由于現有的測量方法有以上的不足之處，為了探索不同脈寬的超短脈沖激光對鋼鐵樣品檢測結果，我們研發了一種新的實現激光脈寬在皮秒時間段一定范圍內連續變化的激光誘導等離子體光譜分析設備的光源。本發明現有全固態皮秒激光振蕩器中加入一對棱鏡對作為激光誘導等離子體光譜分析設備的光源，通過調節棱鏡對引入的啁啾數值來實現激光脈寬在皮秒范圍從20皮秒到200皮秒連續變化。

一般的皮秒激光振蕩器不進行色散補償，已經可以穩定的輸出皮秒激光脈沖，但是輸出的皮秒激光脈沖脈寬是固定值，不可以調整。本發明在振蕩器里通過調整棱鏡對的相對位置就可以連續改變激光脈寬，而且由于激光束在振蕩器里往返多次才會形成激光輸出并且在往返中激光束的質量會自行調整，所以輸出激光束的質量不會受到激光脈寬改變的影響，這樣的激光束經過啁啾脈沖放大系統，可以實現最終輸出激光脈寬變化而光束質量不變化。

為了克服現有的測量方法的不足之處，也為了探索不同脈寬的超短脈沖激光對鋼鐵樣品檢測結果，本發明提供一種新的可以用作激光誘導等離子體光譜分析設備(LIBS)光源的可以方便調節激光脈寬的皮秒激光器,其包括泵浦激光二極管、會聚透鏡、激光晶體、反射鏡、棱鏡、端面鏡和半導體可飽和吸收鏡，其中棱鏡為放置在電動平移臺上可以調整相對位置的棱鏡對，其中本發明可以用于任何合適的皮秒激光器，只要泵浦激光二極管和激光晶體相匹配就可以得到相應的激光輸出波長。

為實現上述目的，在本發明中采取的技術方案如下：

一種可方便調節激光脈寬的皮秒激光器，其包括在激光輸出路徑上依次設置的泵浦激光二極管、會聚透鏡、激光晶體、反射鏡、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。其中本發明可以用于任何合適的皮秒激光器，只要泵浦激光二極管和激光晶體相匹配就可以得到相應的激光輸出波長。