一種全固態皮秒激光再生放大器制造技術

本發明專利技術提供一種全固態皮秒激光再生放大器，包括：種子光源，用于提供水平偏振的種子光；光學隔離系統，包括第一偏振選擇鏡片（7）、法拉第旋轉器（8）和半波片（9），被設置為使水平偏振光透過該第一光學隔離系統后變成垂直偏振光；第二偏振選擇鏡片（10），可透過水平偏振的光，并反射垂直偏振的光；電光普克爾盒（11），被設置為光每穿過電光普克爾盒（11）一次、偏振方向旋轉45°；第一凹面反射鏡（13）和第二凹面反射鏡（16）；激光晶體（15）；平面鏡（14），對種子光反射、對泵浦光透射；泵浦光源，用于發射泵浦光并將泵浦光穿過平面鏡（14）并聚焦到激光晶體（15）上。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于激光脈沖放大
，特別涉及一種全固態皮秒激光再生放大器。
技術介紹
激光是二十世紀最偉大的專利技術之一，對人類社會發展具有重要深遠的影響。自1960年，第一臺激光器出現以后，激光器走過了氣體激光器、液體激光器、半導體激光器、全固態激光器(DPL)等歷程。隨著全固態激光器的發展，激光器的工程化、穩定性、體積、壽命等得到大幅度的優化，隨著全固態激光器在不同領域應用的不斷擴展，全固態激光技術已成為激光技術研究的重大方向。皮秒激光器指的是輸出脈沖寬度在皮秒至百皮秒量級(1(Γ12 I(TkiS)的超短脈沖激光器。作為全固態激光技術的一個重要研究方向，高功率、高效率、高光束質量全固態皮秒激光器在國防、微加工、醫療和激光變頻等方面都有廣泛的應用但是一般全固態皮秒鎖模激光器直接輸出的單脈沖能量只有納焦量級，為了適應各種需要，往往要對脈沖能量進行放大。激光放大與激光振蕩都是基于受激輻射的光放大原理基礎上的。即是當工作物質在光泵激勵下，處于粒子數反轉分布狀態，當有外來的光信號通過它時，則激發態的粒子在外來光信號的作用下產生強烈的受激輻射，這種輻射疊加到外來光信號上使之得到放大。常見的激光放大類型有單程放大、多通放大和再生放大。單程放大中種子光只通過增益介質一次，所以提取的能量很有限。多通放大是利用幾面反射鏡使種子光多次往返·經過增益介質，以提取更多的能量。由于多通放大器不存在諧振腔，因此結構較簡單，但是多通放大器不能保證每次種子光與泵浦光較好地共線耦合，會影響放大效率和光束質量，同時穩定性也得不到很好的保證。再生放大是利用偏振特性把種子光導入放大諧振腔內，待種子脈沖在腔內多次往復被放大吸收足夠能量后，再將脈沖從腔中導出。由于再生放大器由一個穩定的諧振腔構成，因此對種子光的放大效率高、運行穩定，輸出光束質量好。但是在現有的半導體直接泵浦的全固態皮秒千赫茲再生放大器中，由于放大晶體的發熱而產生自聚焦，很難高效率的利用泵浦光，并輸出高光束質量的大能量脈沖。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的在于提供一種全固態皮秒激光再生放大器，能夠補償晶體的熱效應，從而使再生放大器對熱效應不靈敏，且能夠輸出高能量、高質量的光束。本專利技術提供一種全固態皮秒激光再生放大器，包括種子光源，用于提供水平偏振的種子光；光學隔離系統，包括第一偏振選擇器件(7)、法拉第旋轉器(8)和半波片(9)，被設置為使水平偏振光透過該第一光學隔離系統后變成垂直偏振光，其中第一偏振選擇鏡片器件(7)，可透過水平偏振的光，并反射垂直偏振的光；第二偏振選擇器件(10)，可透過水平偏振的光，并反射垂直偏振的光；電光普克爾盒(11)，被設置為未加高電壓時光每穿過電光普克爾盒(11) 一次、偏振方向旋轉45°，加高電壓時光每穿過電光普克爾盒(11) 一次、偏振方向旋轉90° ;第一凹面反射鏡(13)和第二凹面反射鏡(16)；激光晶體(15);平面鏡(14)，對種子光反射、對泵浦光透射；泵浦光源，用于發射泵浦光并將泵浦光穿過平面鏡(14)并聚焦到激光晶體(15)上；其中種子光輸出后依次穿過第一隔離系統中的第一偏振選擇鏡片(7)、法拉第旋轉器(8)和半波片(9)，入射到第二偏振選擇鏡片(10)，并被反射穿過到電光普克爾盒(11)后入射到平面反射鏡(12)并被平面反射鏡(12)沿原來的光路反射到第二偏振選擇鏡片·(10)，透過第二偏振選擇鏡片(10)并入射到第一凹面反射鏡(13)，然后依次被第一凹面反射鏡(13)、平面鏡(14)反射穿過激光晶體(15)，然后依次被第二凹面鏡(16)和平面反射鏡反射，平面反射鏡(17)的角度被設置為使光原路返回，透過第二偏振選擇鏡片(10)后穿過未加高電壓的電光普克爾盒(11)并被平面反射鏡(12)反射然后再次穿過電光普克爾盒(11)，當電光普克爾盒(11)加上高電壓后，種子激光在平面反射鏡(12)、第一凹面反射鏡(13)、平面鏡(14)、激光晶體(15)、第二凹面鏡(16)和平面反射鏡(17)組成的再生放大腔中多次振蕩，直至將電光普克爾盒(11)上的高電壓去掉，放大后的激光通過未加高電壓的電光普克爾盒(11 )，并被平面反射鏡(12 )反射然后再次穿過電光普克爾盒(11 )，偏振方向由水平變為垂直偏振，然后被第二偏振選擇器件(10)反射到隔離系統，依次穿過半波片(9)和法拉第旋轉器(8)后被第一偏振選擇鏡片(7)反射輸出。根據本專利技術提供的全固態皮秒激光再生放大器，還包括位于種子光源與第一隔離系統之間的第二隔離系統。根據本專利技術提供的全固態皮秒激光再生放大器，其中第一偏振選擇器件(7)為格蘭棱鏡。根據本專利技術提供的全固態皮秒激光再生放大器，其中第二偏振選擇器件(10)為薄膜偏振片。根據本專利技術提供的全固態皮秒激光再生放大器，其中第一凹面反射鏡(13)和第二凹面反射鏡(16)的曲率半徑為750mm。根據本專利技術提供的全固態皮秒激光再生放大器，其中第一凹面反射鏡(13)和第二凹面反射鏡(16 )共焦放置。根據本專利技術提供的全固態皮秒激光再生放大器，其中第一凹面反射鏡(13)和第二凹面反射鏡(16)共同的焦點位于激光晶體與凹面鏡16之間的光路上。根據本專利技術提供的全固態皮秒激光再生放大器，其中通過控制電光普克爾盒(11)上的電壓，來控制是否輸出放大的激光。本專利技術提供的再生放大器的結構能夠補償晶體的熱效應，輸出能量高、光束質量好、結構穩定、腔內激光模式對熱效應變化不靈敏。附圖說明以下參照附圖對本專利技術實施例作進一步說明，其中圖I為根據本專利技術的一個實施例的再生放大器的結構示意圖；圖2為根據本專利技術的一個實施例的再生放大器輸出的放大脈沖能量與泵浦能量之間的關系曲線。具體實施方式 為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本專利技術進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本實施例提供一種全固態皮秒激光再生放大器，其結構如圖I所示，包括全固態皮秒鎖模激光振蕩器1，為Nd = YVO4鎖模振蕩器,用于提供水平偏振的皮秒脈沖種子光LI，波長為1064nm，脈沖寬度15ps、重復頻率89. 3MHz、單脈沖能量3. 2nJ ；第一光學隔離系統，適于隔離放大激光與振蕩器，避免放大激光返回進入振蕩器打壞元件，包括格蘭棱鏡2、法拉第旋轉器3、半波片4，半波片4的方向被設置為使水平偏振光透過該第一光學隔離系統后仍為水平偏振光；第二光學隔離系統，包括格蘭棱鏡7、法拉第旋轉器8、半波片9，半波片9的方向被設置為使水平偏振光透過該第二光學隔離系統后變成垂直偏振光；薄膜偏振片10，可透過水平偏振的光，并反射垂直偏振的光；電光普克爾盒11，被設置為未加高電壓時光每穿過電光普克爾盒11 一次、偏振方向旋轉45°，加高電壓時光每穿過電光普克爾盒(11) 一次、偏振方向旋轉90° ;平面反射鏡5、6、12、17 ;凹面反射鏡13和16，曲率半徑R=750mm ；激光晶體15，通光面鍍有對808nm和1064nm兩個波段的高閾值增透膜；平面鏡14，對1064nm光反射、對808nm光透射；光纖耦合輸出的808nm的半導體泵浦激光器19，用于輸出泵浦光L2 ；1:2的透鏡耦合系統18，用于使泵浦光L2穿過平面鏡14并聚焦到激光晶體15上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種全固態皮秒激光再生放大器，包括：種子光源，用于提供水平偏振的種子光；光學隔離系統，包括第一偏振選擇鏡片（7）、法拉第旋轉器（8）和半波片（9），被設置為使水平偏振光透過該第一光學隔離系統后變成垂直偏振光；第二偏振選擇鏡片（10），可透過水平偏振的光，并反射垂直偏振的光；電光普克爾盒（11），被設置為未加高電壓時光每穿過電光普克爾盒（11）一次、偏振方向旋轉45°，加高電壓時光每穿過電光普克爾盒（11）一次、偏振方向旋轉90°；第一凹面反射鏡（13）和第二凹面反射鏡（16）；激光晶體（15）；平面鏡（14），對種子光反射、對泵浦光透射；泵浦光源，用于發射泵浦光并將泵浦光穿過平面鏡（14）并聚焦到激光晶體（15）上；其中種子光輸出后依次穿過第一隔離系統中的第一偏振選擇鏡片（7）、法拉第旋轉器（8）和半波片（9），入射到第二偏振選擇鏡片（10），并被反射穿過到未加高電壓的電光普克爾盒（11）后入射到平面反射鏡（12）并被平面反射鏡（12）沿原來的光路反射到第二偏振選擇鏡片（10），透過第二偏振選擇鏡片（10）并入射到第一凹面反射鏡（13），然后依次被第一凹面反射鏡（13）、平面鏡（14）反射穿過激光晶體（15），然后依次被第二凹面鏡（16）和平面反射鏡（17）反射，平面反射鏡（17）的角度被設置為使光原路返回，透過第二偏振選擇鏡片（10）后穿過未加高電壓的電光普克爾盒（11）并被平面反射鏡（12）反射然后再次穿過電光普克爾盒（11），當電光普克爾盒（11）加上高電壓后，種子激光在平面反射鏡（12）、第一凹面反射鏡（13）、平面鏡（14）、激光晶體（15）、第二凹面鏡（16）和平面反射鏡（17）組成的再生放大腔中多次振蕩，直至將電光普克爾盒（11）上的高電壓去掉，放大后的激光通過未加高電壓的電光普克爾盒（11），并被平面反射鏡（12）反射然后再次穿過電光普克爾盒（11），偏振方向由水平變為垂直偏振，然后被第二偏振選擇器件（10）反射到隔離系統，依次穿過半波片（9）和法拉第旋轉器（8）后被第一偏振選擇鏡片 （7）反射輸出。...

【技術特征摘要】
1.一種全固態皮秒激光再生放大器，包括 種子光源，用于提供水平偏振的種子光； 光學隔離系統，包括第一偏振選擇鏡片(7)、法拉第旋轉器(8)和半波片(9)，被設置為使水平偏振光透過該第一光學隔離系統后變成垂直偏振光； 第二偏振選擇鏡片(10)，可透過水平偏振的光，并反射垂直偏振的光； 電光普克爾盒(11)，被設置為未加高電壓時光每穿過電光普克爾盒(11) 一次、偏振方向旋轉45°，加高電壓時光每穿過電光普克爾盒(11) 一次、偏振方向旋轉90° ; 第一凹面反射鏡(13)和第二凹面反射鏡(16)； 激光晶體(15)； 平面鏡(14)，對種子光反射、對泵浦光透射； 泵浦光源，用于發射泵浦光并將泵浦光穿過平面鏡(14)并聚焦到激光晶體(15)上； 其中種子光輸出后依次穿過第一隔離系統中的第一偏振選擇鏡片(7)、法拉第旋轉器(8)和半波片(9)，入射到第二偏振選擇鏡片(10)，并被反射穿過到未加高電壓的電光普克爾盒(11)后入射到平面反射鏡(12 )并被平面反射鏡(12 )沿原來的光路反射到第二偏振選擇鏡片(10)，透過第二偏振選擇鏡片(10)并入射到第一凹面反射鏡(13)，然后依次被第一凹面反射鏡(13)、平面鏡(14)反射穿過激光晶體(15)，然后依次被第二凹面鏡(16)和平面反射鏡(17)反射，平面反射鏡(17)的角度被設置為使光原路返回，透過第二偏振選擇鏡片(10)后穿過未加高電壓的電光普克爾盒(11)并被平面反射鏡(12)反射然后再次穿過電光普克...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏志義，王兆華，王慶，沈忠偉，樊仲維，麻云鳳，
申請(專利權)人：中國科學院物理研究所，北京國科世紀激光技術有限公司，
類型：發明
國別省市：