[實用新型]一種混合腔鎖模激光振蕩器

有效

• 申請號: 201621302019.2
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN206195148U
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 劉勤勇;劉曉萌
• 申請（專利權）人: 北京應用物理與計算數學研究所
• 主分類號: H01S3/098
• 分類號: H01S3/098;H01S3/101;H01S3/106;H01S3/16
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本實用新型涉及激光振蕩器的技術領域，尤其涉及一種混合腔鎖模激光振蕩器。

背景技術

現有的大功率超短脈沖激光器結構復雜、光束質量隨逐級放大逐漸劣化,這是因為，現有的鎖模振蕩器都是小型的穩腔振蕩器,由于這種振蕩器輸出功率不高，所以需要增加一級或多級放大器以獲得更高功率的脈沖輸出,在這個過程中，由于熱畸變、相差等原因，光束質量逐漸劣化,由于目前技術水平限制，鎖模激光器的核心部件SESAM通常很昂貴，且體積小(一片3mmx3mm大小的SESAM價格在3000歐元左右)，所以現在的所模振蕩器多使用穩腔振蕩器，這樣只需要2x2mm的SESAM作為后腔鏡即可,SESAM的飽和通量一般約為100uJ/cm2，由于穩腔設計，SESAM常作為后腔鏡，光斑大小直徑約為500um,SESAM通常工作在5倍飽和通量的區間,那么，一個穩腔鎖模振蕩器腔內脈沖能量約為0.19uJ,輸出鏡如果為2％的輸出率，那么輸出脈沖能量為3.8pJ,即使對于1GHz的振蕩器，他的輸出功率也僅為3.8W,另外還因為大功率的穩腔，熱透鏡效應嚴重，極大地降低了光束質量，故穩腔結構從根本上就不適合大功率輸出,不但如此，超快激光的克爾效應原本就比連續光嚴重，而在低輸出率的穩腔中，由于腔內光強更強，腔內克爾效應也因此更加嚴重,并且,現有的鎖模穩腔振蕩器加放大器輸出系統結構復雜，體積大，且多級放大過程中光束質量無法保證,所以如何能夠保證SESAM上的光通量不增加，且同時提高輸出的脈沖功率，這是亟待解決的問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是由于目前的鎖模穩腔振蕩器加放大器的輸出系統結構復雜，體積大，且多級放大過程中光束質量無法保證。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種混合腔鎖模激光振蕩器，該激光振蕩器包括：激光晶體、匹配透鏡、半導體飽和吸收鏡、平面反射鏡、凹柱面反射鏡、凸柱面反射鏡；凹柱面反射鏡和凸柱面反射鏡組成腔體，激光晶體放置在所述腔體內部；激光晶體、凹柱面反射鏡與凸柱面反射鏡依次沿光軸方向設置；激光晶體、凹柱面反射鏡與凸柱面反射鏡三者在x方向上的高度依次降低；半導體飽和吸收鏡與平面反射鏡在垂直方向上相對放置，且半導體飽和吸收鏡和平面反射鏡之間固定有匹配透鏡。

本實用新型的有益效果是：在慢方向的非穩腔結構能夠保證該方向近衍射極限的光束質量輸出，在快方向可以通過匹配泵浦體積與激光腔模體積達到近衍射極限輸出，在光軸位置放置的半導體飽和吸收鏡可以通過對光軸附近小信號的激光調制，使得整個光腔輸出鎖模后的激光脈沖能量高，整個系統可以在保證光束質量的前提下，提高鎖模脈沖的輸出功率。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述的凹柱面反射鏡半徑為R1，凸柱面反射鏡半徑為R2，則凹柱面反射鏡和凸柱面反射鏡之間的距離為L＝(R1-R2)/2。

進一步，平面反射鏡與光軸成42.5°～47.5°傾角。

采用上述進一步方案的有益效果是：在光軸位置，激光晶體前放45°平面反射鏡，反射光垂直入射于半導體飽和吸收鏡上，半導體飽和吸收鏡前有匹配透鏡，作為補償透鏡，匹配透鏡的焦距為R1，這樣經過兩次通過匹配透鏡，反射光相當于經過了一次半徑為R1的凹柱面反射鏡的反射。

進一步，半導體飽和吸收鏡與平面反射鏡之間的距離、平面反射鏡和凹柱面反射鏡之間的距離相等。

進一步，匹配透鏡的焦距為R1/2。

進一步，匹配透鏡與半導體飽和吸收鏡的距離為3-5mm。

進一步，平面反射鏡與激光晶體的距離為3-5mm。

進一步，凸柱面反射鏡與凹柱面反射鏡寬度的比值為R2/R1。

進一步，半導體飽和吸收鏡與凸柱面反射鏡組成第一非穩腔。

進一步，所述凹柱面反射鏡和凸柱面反射鏡組成在x方向上的第二非穩腔。