[發明專利]一種實現雙重鎖定高重復率飛秒激光的短腔結構件

在審

• 申請號: 202010622828.6
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111884024A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 楊中民;王文龍;喬田;韋小明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/04;H01S3/131
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種實現雙重鎖定高重復率飛秒激光的短腔結構件，其特征在于，包括金屬底盒（1）、金屬頂盒（2）、溫度探測元件（3）、壓電促動器（4）、半導體制冷片（5）和增益光纖（6）；

其中，金屬底盒（1）與金屬頂盒（2）上設置有用于固定高重復率激光諧振腔中的增益光纖的凹槽，金屬底盒（1）與金屬頂盒（2）之間通過螺絲連接構成金屬盒，增益光纖被夾持在兩者之間；所述壓電促動器（4）固定在所述金屬底盒的切口中，通過拉伸增益光纖來實現對激光諧振腔輸出脈沖重復率的快速鎖定；所述增益光纖（6）固定于壓電促動器（4）的上表面；所述溫度感應元件（3）的溫度感應區被放置于金屬底盒（1）的側面開孔中，用于監控金屬盒的溫度；所述半導體制冷片（5）的制冷面與所述金屬底盒（1）的底面貼合，用于實現金屬盒內部溫度的穩定，以抑制環境溫度變化對激光諧振腔輸出脈沖重復率的影響，實現對激光諧振腔重復率慢速鎖定。

2.根據權利要求1所述的一種實現雙重鎖定高重復率飛秒激光的短腔結構件，其特征在于，所述金屬底盒（1）與金屬頂盒（2）所使用的材料包括鋁、鋁合金、黃銅或紫銅。

3.根據權利要求1所述的一種實現雙重鎖定高重復率飛秒激光的短腔結構件，其特征在于，所述金屬底盒（1）設置有尺寸為M1或M2的標準螺紋孔，螺紋孔的數量為6個，其中四個螺紋孔的開孔位置對稱分布于底盒四角，在設置有溫度探測元件（3）的一側的兩個螺紋開孔處沿中心軸線向結構件內側方向3-6 cm處再開兩個螺紋孔；金屬頂盒（2）在對應處有相應的螺孔，通過螺絲連接金屬底盒（1）與金屬頂盒（2）構成金屬盒。

4.根據權利要求1所述的一種實現雙重鎖定高重復率飛秒激光的短腔結構件，其特征在于，所述金屬底盒（1）與金屬頂盒（2）上設置的凹槽，用于固定高重復率激光諧振腔中的增益光纖；所述凹槽能緊貼合地放置常見插芯的金屬尾柄。

5.根據權利要求1所述的一種實現雙重鎖定高重復率飛秒激光的短腔結構件，其特征在于，所述壓電促動器（4）通過常溫固化環氧樹脂粘劑固定在金屬底盒（1）的切口中；所述壓電促動器（4）垂直于兩端面的中心軸線，與金屬底盒（1）垂直于兩端面的中心軸線平行，壓電促動器（4）其中一端與切口一端通過常溫固化環氧樹脂粘劑固定，固定時確保兩端面相互平行；另外一端為自由端；

壓電促動器（4）為線性小型多層壓電陶瓷促動器，最大行程為1~10 μm，共振頻率大于10 kHz，長度小于5cm。

6.根據權利要求1所述的一種實現雙重鎖定高重復率飛秒激光的短腔結構件，其特征在于，所述高重復頻率諧振腔中涂覆層剝離的增益光纖（6）通過常溫固化環氧樹脂粘劑沿著垂直于壓電陶瓷（4）兩端的中心線方向粘于壓電促動器（4）的表面，增益光纖與壓電促動器（4）之間為點粘結，粘結點位于壓電促動器（4）軸向兩端。

7.根據權利要求1所述的一種實現雙重鎖定高重復率飛秒激光的短腔結構件，其特征在于，所述溫度探測元件（3）為具有線性溫度系數的熱敏電阻，溫度探測元件（3）的使用溫度區間為-5 ℃~40 ℃，阻值精度優于5%，感應區橫向尺寸小于2mm。

8.根據權利要求1所述的一種實現雙重鎖定高重復率飛秒激光的短腔結構件，其特征在于，所述溫度感應元件（3）的溫度感應區被放置于金屬底盒（1）的側面開孔中，開孔于溫度感應元件之間使用導熱硅脂填充；所述側面開孔的圓心位于在金屬底盒（1）垂直方向的中心，距設置有溫度感應元件（3）的一側端面的水平距離為8-10 mm，側面開孔的直徑為1-3mm，側面開孔的深度為2-5 mm。

9.根據權利要求1所述的一種實現雙重鎖定高重復率飛秒激光的短腔結構件，其特征在于，所述半導體制冷片（5）的制冷面與金屬底盒（1）的底面開槽沿中軸線貼合，且半導體制冷片（5）的制冷面能將金屬底盒（1）的底面開槽完全覆蓋，兩者之間采用導熱硅脂填充，半導體制冷片（5）利用半導體的Peltier效應來實現溫度的調控，通過導熱硅脂促進半導體制冷片（5）與金屬底盒（1）之間的熱量交換，實現對金屬盒溫度的有效控制；半導體制冷片（5）的溫度范圍為0~40 ℃。