[發明專利]一種用于Kerr鎖模摻鐿硅酸釓鑭晶體的激光輸出方法

在審

• 申請號: 202010475225.8
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111600183A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 孫艷秋;權嵐;俞海云
• 申請（專利權）人: 馬鞍山市華宇環保設備制造有限公司
• 主分類號: H01S3/06
• 分類號: H01S3/06;H01S3/08;H01S3/081;H01S3/094;H01S3/102;H01S3/11;H01S3/16
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 侯曄

本發明公開了一種用于Kerr鎖模摻鐿硅酸釓鑭晶體的激光輸出方法，屬于功能晶體材料制備技術領域。本發明的一種用于Kerr鎖模摻鐿硅酸釓鑭晶體的激光輸出方法，將Yb:GLSO晶體作為飛秒激光介質，采用泵浦發出相應區間范圍中心波長的泵浦光源，經過光纖耦合器和聚焦透鏡聚焦到Yb:GLSO晶體端面，然后透過Yb:GLSO晶體發射到凹面鏡II上；輸入到Yb:GLSO晶體表面的激光結合凹面鏡Ι和凹面鏡II后形成一個X型的光學諧振腔，當諧振腔內振蕩的激光在滿足粒子束反轉等激光實現條件后，從激光輸出耦合鏡處輸出；本發明采用的Yb:GLSO晶體比傳統的Yb:YAG晶體更有容易采用泵浦實現飛秒激光輸出。

技術領域

本發明涉及功能晶體材料制備技術領域，更具體地說是一種用于Kerr鎖模摻鐿硅酸釓鑭晶體的激光輸出方法。

背景技術

近年來，隨著啁啾脈沖放大技術(獲得2018年諾貝爾物理學獎)、鎖模技術、激光調Q 技術以及LD(激光二極管)技術等一系列革命性技術的誕生與發展，全固態飛秒激光脈沖寬度的極限不斷被突破，激光脈沖的峰值功率不斷被提高，且飛秒激光器的體積、穩定性、激光效率均有明顯的提升，使得飛秒激光技術成為當前光學乃至物理學和信息科學領域最活躍的研究前沿和重點競爭領域之一。

目前，商業化的飛秒激光器主要以鎖模鈦寶石激光器為主，但由于鈦寶石晶體的吸收峰位于可見波段，無法直接采用LD直接泵浦，一般只能采用氬離子激光器(波長515nm)或 Nd³⁺摻雜固體激光器倍頻得到的綠光(532nm)作為泵浦源，致使激光器的結構復雜、體積龐大、維護費用高，限制了其發展與應用。與之相比，LD泵浦超快激光晶體直接實現飛秒激光輸出，具有結構緊湊、效率高、穩定性好等優點，是當前飛秒激光器的重要發展方向。

在當前所有能夠實現LD泵浦全固態飛秒激光輸出的超快激光晶體中，由于三價鐿離子 (Yb³⁺)獨特的能級結構等優點，摻Yb³⁺激光介質普遍在900～1000nm范圍內存在較強較寬的吸收譜帶，可與商業化激光二極管InGaAs(特別是980nm附近)有效地耦合，同時在 1000～1100nm波段呈現寬帶發射的特征。眾所周知，越寬的吸收譜帶越有利于泵浦光的吸收，可以有效降低對器件溫度控制的要求，提高泵浦效率，而越寬的發射譜帶則越有利于獲得更短的脈沖激光輸出，然而如何實現吸收譜帶的增寬是人們一直探索的問題。由于摻鐿激光晶體非常適合LD直接泵浦并輸出1.0μm左右的飛秒激光，因此成為21世紀以來飛秒激光領域的研究熱點。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

針對現有技術中鈦寶石晶體的吸收峰位于可見波段，一般采用氬離子激光器(波長 515nm)或Nd³⁺摻雜固體激光器倍頻得到的綠光(532nm)作為泵浦源，致使激光器的結構復雜、體積龐大、維護費用高，本發明提出一種用于Kerr鎖模摻鐿硅酸釓鑭晶體的激光輸出方法，將Yb:GLSO晶體作為飛秒激光介質，采用泵浦發出相應區間范圍中心波長的泵浦光源，經過光纖耦合器和聚焦透鏡聚焦到Yb:GLSO晶體端面，然后透過Yb:GLSO晶體發射到凹面鏡II上，最終通過激光輸出耦合鏡實現飛秒脈沖激光輸出。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

一種用于Kerr鎖模摻鐿硅酸釓鑭晶體的激光輸出方法，包括如下步驟：

步驟一、泵浦發出泵浦光源：泵浦水平輸出泵浦光源，根據Yb:GLSO晶體在940nm和970nm處具有強的吸收帶，因此可以采用當前技術成熟的940nm或970nm半導體激光器作為泵浦光源，所述Yb:GLSO晶體有效的吸收泵浦光源的能量后經光纖耦合器發射到聚焦透鏡上；