[發明專利]色散薄膜、光纖插芯、色散腔鏡、諧振腔裝置及激光器

有效

• 申請號: 202210707056.5
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115097556B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 程輝輝;陳可封
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00;G02B6/26;H01S3/067
• 代理公司: 北京庚致知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11807
• 代理人: 韓德凱

本公開提供了一種色散薄膜，包括：多個第一膜層，第一膜層具有第一折射率；以及多個第二膜層，第二膜層具有第二折射率；第一膜層與第二膜層交替地堆疊，以形成色散薄膜；其中，第一折射率大于第二折射率；色散薄膜的總厚度為微米級；第一膜層的總厚度小于第二膜層的總厚度。本公開還提供了光纖插芯、具有全光纖化結構的色散腔鏡、激光諧振腔裝置及激光器。

技術領域

本公開涉及光學薄膜、超快激光技術領域，本公開尤其涉及一種色散薄膜、光纖插芯、色散腔鏡、激光諧振腔裝置及激光器。

背景技術

GHz重復頻率的超快激光在特種材料加工、多光子熒光成像、高速光通信系統以及天文光學頻率梳等領域有重要的應用。

在特種材料加工方面，基于“燒蝕冷卻”機制，利用該光源可以獲得更高的加工精度；在雙光子成像方面，利用該光源可以提升成像分辨率，以獲得更清晰的微觀圖像；在天文探測領域，該光源具有高的單齒功率，可以提高測量準確度。目前，基于固體/晶體材料的增益介質構建的高重頻激光器兼備高重頻、窄脈寬的優勢。相比而言，全光纖結構的激光器具有散熱好，模式穩定和環境穩定等獨特優勢，更適合應用在一些特定環境中，但是目前高重頻光纖激光仍面臨脈沖寬度較寬難以壓縮的“瓶頸”問題。

2017年報道的5GHz摻Yb光纖激光器的脈沖寬度為2.6ps；2018年報道的3GHz摻Yb光纖激光器對應的脈沖寬度為3.4ps；2019年報道的12.5GHz摻Yb光纖激光器中測試的脈沖寬度為1.9ps。

可以看出，雖然在這些全光纖結構的激光器中實現了GHz重復頻率的脈沖輸出，但是對應的脈沖寬度集中在ps量級，這一定程度限制了此類光源在上述領域的應用。這個“瓶頸”問題的原因在于：根據鎖模原理，要獲得GHz量級重復頻率的脈沖輸出，激光諧振腔的腔長要縮短至厘米量級，短的諧振腔長度使得常用的實施色散管理的啁啾鏡對、啁啾光柵等由于體積原因無法設置在腔內而失效，因此難以在如此短的諧振腔內實施色散管理以實現寬光譜和窄脈沖激光輸出。

一些研究也做了其他嘗試，例如在鏡片上鍍色散管理膜系插入到上述光纖激光器諧振腔內，并引入額外的器件實現空間光耦合，這導致了激光器全光纖化結構的損失，系統變得復雜且不穩定。

發明內容

為了解決上述技術問題中的至少一個，本公開提供一種色散薄膜、光纖插芯、色散腔鏡、激光諧振腔裝置及激光器。

根據本公開的一個方面，提供一種色散薄膜，包括：

多個第一膜層，所述第一膜層具有第一折射率；

多個第二膜層，所述第二膜層具有第二折射率；

所述第一膜層與所述第二膜層交替地堆疊，以形成所述色散薄膜；

其中，所述第一折射率大于所述第二折射率；

所述色散薄膜的總厚度為微米級；

所述第一膜層的總厚度小于所述第二膜層的總厚度。

根據本公開的至少一個實施方式的色散薄膜，所述第一膜層優選為Ta₂O₅、Nb₂O₅、HfO₂中的一種，所述第二膜層優選為SiO₂。

根據本公開的至少一個實施方式的色散薄膜，奇數層為第一膜層，偶數層為第二膜層，且所述色散薄膜的底層和頂層均為第一膜層。

根據本公開的至少一個實施方式的色散薄膜，所述色散薄膜的總厚度為7.803μm至8.292μm，所述第一膜層為Ta₂O₅，所述第二膜層為SiO₂；

所述第一膜層和所述第二膜層的總層數為45層；