小型化高重复频率的高能量飞秒激光器.pdf

本发明公开了一种小型化高重复频率的高能量飞秒激光器，属于飞秒激光技术领域。该小型化高重复频率的高能量飞秒激光器是在飞秒激光器的一个臂上设置多通长腔，在另一个臂上设置腔倒空，所述的多通长腔由两个球面反射镜构成，可使腔长增加至少1倍以上；所述的腔倒空是在两个球面反射镜的束腰设置一个声光调制器构成。本发明的优点是可以获得高重复频率的高峰值功率的飞秒激光脉冲，即重复频率大于10KHz量级，每个脉冲能量大于150纳焦。

1、  一种小型化高重复频率的高能量飞秒激光器，其特征是在飞秒激光器的一个臂上设置多通长腔，在另一个臂上设置腔倒空，所述的多通长腔由球面反射镜(3)和(4)构成，所述的腔倒空是在(8)和(10)球面反射镜的束腰设置声光调制器(9)构成。

小型化高重复频率的高能量飞秒激光器
                             技术领域
本发明涉及一种小型化高重复频率的高能量飞秒激光器，属于飞秒激光技术领域。
                             背景技术
自从上世纪90年代开始，飞秒激光已经在物理、化学、生物、医学、通信以及大科学工程等方面得到了越来越广泛的应用。对于不同的应用领域和研究对象所要求的飞秒激光输出的脉冲能量是完全不同的，特别是飞秒微加工的发展。飞秒微加工包括飞秒在金属、无机透明介质以及多聚物中刻写微米乃至纳米尺度的微结构，例如打孔、切割、打标、掩模修复、光波导和光栅的直接写入、高密度光存储等。在实际应用中，不但需要脉冲短(＜100fs)，也需要一定的能量，例如几百纳焦到数个微焦。同时还需要较高的重复频率。目前市场上销售的飞秒激光器的指标通常是几个纳焦能量、100MHz的重复频率、脉宽小于100fs。而放大器一般是1～2kHz、有数毫焦到数百毫焦能量。即高重复频率的激光器的输出能量太小；而高能量的激光器的重复频率太低。因此市场上需要一种既产生高能量，又工作在高重复频率的飞秒激光器。
                               发明内容
本发明旨在提供一种小型化高重复频率的高能量飞秒激光器，该飞秒激光器实用性强，成本低。
本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种小型化高重复频率的高能量飞秒激光器，其特征是在飞秒激光器的一个臂上设置多通长腔，在另一个臂上设置腔倒空，所述的多通长腔由球面反射镜3、4构成，所述的腔倒空是在8和10球面反射镜的束腰设置声光调制器9构成。
本发明的优点是可以获得高重复频率的高峰值功率的飞秒激光脉冲.即重复频率大于10KHz量级，获得每个脉冲的能量大于150纳焦。
                           附图说明
图1为本发明地结构示意图。
图中：1为可饱和吸收镜；2为球面反射镜；3、4为多通长腔的球面反射镜、5、7、8、10为球面反射镜；6为激光晶体；9为声光调制器；11、12为平面反射镜。
                           具体实施方式
结合附图对本发明加以进一步说明：本发明的主要技术有两点，其中一点是多通长腔(MPC)技术，另一点是腔倒空技术。
采用球面反射镜3、4构成多通长腔，可使腔长增加至少1倍以上，激光器实现在5-20MHz低重复频率运转，从而获取单脉冲能量的增加。
腔倒空技术，即在腔内的8、10球面反射镜的束腰中放置声光调制器9(布喇格盒)。当声光调制器未加电压时，激光腔处于高Q值状态，激光在腔内不断放大，但是没有输出；当腔内光子数密度达到最大值后，突然在声光调制器加上驱动电压，形成超声光栅，使腔内激光束由于衍射而发生偏转，腔内存储的光子能量几乎全部经反射镜19耦合输出。这就是腔倒空技术。该技术输出效率较高，重复频率可达MHz量级。
腔内色散补偿采用啁啾镜，即所用的反射镜球面镜如5、7、8和10、平面镜11和12都可制成啁啾镜，经12导出后的脉冲还可以用棱镜对进行精细补偿。
本发明采用球面镜5和7都选用大于10cm曲率半径，以扩大激光晶体内的光斑直径，从而减小非线性效应。用球面镜2将激光会聚到半导体可饱和吸收镜(SESAM)1上，由其启动激光器的锁模运转。
该类激光器的重复频率在80～100MHz左右，单脉冲能量较低。经放大器放大后，可获得较高能量，但重复品率仅为10Hz～1KHz左右。