[實用新型]一種固體飛秒放大裝置

有效

• 申請號: 201920339933.1
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN209544804U
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 趙裕興;李立衛
• 申請（專利權）人: 蘇州貝林激光有限公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王玉國

本實用新型涉及固體飛秒放大裝置，沿光路依次布置的隔離器、偏振立方體一、旋光器和1/2波片，位于透鏡的一側；透鏡的同一側還布置有全反鏡，透鏡的另一側布置有激光晶體，激光晶體的另一側布置有耦合鏡，泵浦源的泵浦光經耦合系統和耦合鏡入射至激光晶體，偏振立方體一的反射輸出光路上依次布置偏振立方體二、1/4波片和體光柵。采用固體放大技術，有效提升放大器輸出單脈沖能量；采用四程行波放大技術有效提升放大器增益，可輕松獲得幾十瓦放大光輸出；泵浦方式采用端面泵浦，種子脈沖和泵浦光空間重合度高，輸出光脈沖光束質量優異；脈沖壓縮方案采用基于體光柵壓縮技術，用一個器件就可完成高質量脈沖壓縮，提升功率輸出效率。

技術領域

本實用新型涉及一種固體飛秒放大裝置。

背景技術

目前，飛秒激光器以其極高的峰值功率、窄的脈沖寬度，在材料精細微加工、半導體行業、太陽能光伏、科學研究等領域得到了廣泛的應用。飛秒激光用于材料加工時，極短持續時間的光脈沖與物質相互作用，能夠以極快的速度將其全部能量注入到很小的作用區域，材料熱效應得到很好的控制，相對于納秒和皮秒激光，采用飛秒激光加工材料，具有精度高、熱影響區域小、加工邊緣無毛刺等優點。飛秒脈沖峰值功率非常高，直接放大很容易引起放大器器件損壞，因此飛秒激光器通常采用啁啾脈沖放大技術(CPA)，即先利用展寬器將種子光脈沖展寬至幾百皮秒甚至納秒量級，然后輸入放大器進行脈沖放大。放大器輸出的脈沖再通過脈沖壓縮器，將百皮秒輸出脈沖壓縮至飛秒量級輸出。

目前飛秒激光器中的放大器技術主要分為三種，一種是基于光纖放大技術，比如國外的IMRA、NKT公司，國內的安揚激光等；一種是基于再生放大的固體放大器技術，比如國外的Trumpf、Lightconversion公司等；還有一種是基于固體板條放大器技術，如Edgewave公司。

脈沖壓縮方案主流技術有兩種，一種是基于反射光柵對方案，另一種是基于透射光柵對方案，因為要引入足夠的色散，光柵對之間的距離會很大，因此會占用很大一部分空間。另外，為了獲得好的脈沖壓縮質量，準直要求很高。同時光柵對的方案要4次經過光柵，盡管單次光柵的衍射效率能達到90％，4次通過后，效率只有70％，因此功率損耗比較大。

另外，光纖放大器優點是輸出功率高，放大增益高(>10⁹)，結構簡單穩定，制作成本相對較低，缺陷是受光纖非線性影響，無法獲得高脈沖能量輸出，單脈沖能量通常<100uJ。另外，受光纖非線性效應影響，壓縮后的脈沖質量不高。再生放大器優點是，放大器增益高，很容易獲得>200uJ單脈沖能量輸出，缺陷是放大腔結構復雜，對脈沖時序要求非常嚴格，同時需要加入電光腔倒空功能，制作難度大，成本高，穩定性不容易控制。板條放大器優點是，放大增益高，結構簡單，能夠獲得較高單脈沖能量輸出(>200uJ)，但是因為泵浦光和種子光空間重合度差，放大器輸出激光光束質量和光斑圓度較差，很多應用受限。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種固體飛秒放大裝置。

本實用新型的目的通過以下技術方案來實現：

一種固體飛秒放大裝置，特點是：包含隔離器、偏振立方體一、旋光器、1/2波片、透鏡、激光晶體、耦合鏡、全反鏡、偏振立方體二、1/4波片以及體光柵，沿光路依次布置的隔離器、偏振立方體一、旋光器和1/2波片，位于透鏡的一側；透鏡的同一側還布置有全反鏡，透鏡的另一側布置有激光晶體，激光晶體的另一側布置有耦合鏡，泵浦源的泵浦光經耦合系統和耦合鏡入射至激光晶體，偏振立方體一的反射輸出光路上依次布置偏振立方體二、1/4波片和體光柵。

進一步地，上述的一種固體飛秒放大裝置，其中，所述泵浦源是波長為940nm、970nm、980nm波段，輸出功率為30W～200W的泵浦源。

進一步地，上述的一種固體飛秒放大裝置，其中，所述激光晶體為Yb:YAG激光晶體、Yb:KGW激光晶體或Yb:KYW激光晶體。