[發明專利]一種大能量腔倒空Yb飛秒激光器

在審

• 申請號: 202110483911.4
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113346339A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 田文龍;徐瑞;朱江峰;張大成;魏志義
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01S3/06
• 分類號: H01S3/06;H01S3/081;H01S3/094;H01S3/0941;H01S3/10;H01S3/098
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種大能量腔倒空Yb飛秒激光器，其特征在于，所述大能量腔倒空Yb飛秒激光器包括：

泵浦源，為光纖耦合輸出的半導體激光器，用于輸出泵浦激光；

光學耦合系統，光纖輸出后經過光學耦合系統聚焦；

平面雙色鏡，用于耦合泵浦光到腔內；

Yb激光晶體，垂直放置，兩面鍍有對增透膜，并置于水冷銅塊上；

第一凹面鏡和第二凹面鏡，第三凹面鏡和第四凹面鏡，用于控制增益晶體中和非線性介質中的激光模式大小，滿足于泵浦光的匹配和提供足夠的非線性克爾效應；

第一GTI鏡，第二GTI鏡和第三GTI鏡，用于提供足量的反常色散，來補償腔內空氣以及激光晶體引入的正常色散，同時平衡自相位調制；

非線性介質，為氟化鈣，兩面不鍍膜，以布儒斯特角放置，用于引入克爾效應；

平面反射鏡，應用反射激光；

輸出鏡，應用輸出耦合的振蕩激光；

電光調制器，用于改變腔內通過激光的偏振狀態；

TFP，用于導出倒空激光；

激光器腔外由泵浦源與光學耦合系統構成，泵浦源發出的泵浦激光被光學耦合系統聚焦并透過平面雙色鏡于Yb激光晶體上；激光器腔內激光首先從平面雙色鏡出發，從右至左通過垂直放置的Yb激光晶體；然后激光依次通過第一凹面鏡、第一GTI鏡、第二GTI鏡、第三GTI鏡和第三凹面鏡；接著激光從左至右通過以布儒斯特角放置的非線性介質；然后激光依次通過第四凹面鏡、TFP片、電光調制器和平面反射鏡；激光經平面反射鏡垂直反射，以前面的傳輸方向原路返回到平面雙色鏡上；接著激光由雙色鏡傳輸到第二凹面鏡上、并由第二凹面鏡傳輸到輸出鏡中；最后激光由垂直反射，激光原路返回至上，然后激光就按以上全部路徑不斷往返振蕩。

2.如權利要求1所述的大能量腔倒空Yb飛秒激光器，其特征在于，所述泵浦源輸出波長為976nm或980 nm的泵浦激光，輸出功率不小于50 W，光纖芯徑為105微米，數值孔徑0.15。

3.如權利要求1所述的大能量腔倒空Yb飛秒激光器，其特征在于，所述光學耦合系統的光纖輸出后經過光學耦合系統聚焦。

4.如權利要求1所述的大能量腔倒空Yb飛秒激光器，其特征在于，所述Yb激光晶體垂直放置，兩面鍍有對980-1100 nm的增透膜，并置于水冷銅塊上。

5.如權利要求1所述的大能量腔倒空Yb飛秒激光器，其特征在于，所述第一GTI鏡，第二GTI鏡和第三GTI鏡，用于提供反常色散，其負色散總量足以補償增益晶體、克爾介質、電光調制器和偏振分束片引入的正色散。。

6.如權利要求1所述的大能量腔倒空Yb飛秒激光器，其特征在于，所述非線性介質為氟化鈣，其厚度為1~2 mm。

7.如權利要求1所述的大能量腔倒空Yb飛秒激光器，其特征在于，所述電光調制器最大重復頻率不小于1 MHz。。

8.如權利要求1所述的大能量腔倒空Yb飛秒激光器，其特征在于，所述輸出鏡，為平面鏡，面向諧振腔內的一面鍍有在振蕩激光處輸出耦合率為20%的介質膜，另一面鍍有對振蕩激光的增透介質膜。

9.一種如權利要求1~8任意一項所述大能量腔倒空Yb飛秒激光器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：從LD發出的泵浦光經過準直聚焦鏡后入射到Yb增益晶體；電光調制器首先處于未加壓狀態，激光形成自再現穩定振蕩后，以p偏振依次通過第一凹面鏡，第一GTI鏡，第二GTI鏡，第三GTI鏡，第三凹面鏡，非線性晶體，第四凹面鏡，TFP，電光調制器，端鏡后沿原路返回到雙色鏡，第二凹面鏡，輸出鏡；當電光調制器處于加壓狀態時，激光從端鏡出發，經過電光調制器后從p偏振改變為s偏振，最后經過TFP導出到腔外，然后取消對電光調制器的加壓，腔內剩余種子激光按未加壓時運轉軌跡不斷通過增益晶體進行放大，直到腔內增益與損耗平衡，激光達到新的穩定運轉狀態，通過周期性的對電光調制器加合適的電壓，可將腔內的大能量脈沖周期性的倒出。

10.一種飛秒振蕩器，其特征在于，所述飛秒振蕩器使用權利要求1~8任意一項所述大能量腔倒空Yb飛秒激光器。