[发明专利]双晶体多通式飞秒激光放大系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于掺杂晶体的多通式飞秒激光放大器。

背景技术

飞秒激光放大器是提升飞秒激光功率和能量的关键。常用的放大器方案有两种，一种是光纤放大器，另一种块状晶体放大器。光纤放大器凭借着光纤细而长的波导结构，拥有良好的散热特性，适合实现高平均功率飞秒激光放大。但是波导结构大大增大了其非线性系数，使得飞秒激光在放大的过程中积累过多的非线性相移从而导致脉冲质量劣化，限制了放大器输出脉冲能量。对于块状晶体放大器，放大飞秒激光脉冲时，由于聚焦光斑较大，而且在晶体内的作用距离较短，所积累的非线性相应远远小于光纤放大器，可以获得更高的单脉冲能量。目前获得单脉冲能量大于100μJ的飞秒激光多数都采用块状晶体放大器。

对于飞秒激光放大器，另外一个重要的参数就是增益介质的增益谱，直接决定了放大后脉冲的最窄脉宽。根据傅立叶变换关系可知，越宽的光谱支持越窄的时域宽度。但是在放大过程中，增益窄化效应将限制飞秒激光放大后的输出光谱，放大器的增益系数越大，增益窄化越明显，放大后的光谱越窄。对于光谱较宽的信号光，由于高增益下的增益窄化效应，输出光谱宽度往往会小于入射的光谱宽度，放大脉冲的变换极限时域宽度会比入射脉冲更宽。因此限制了块状晶体放大器获得窄脉冲。

为了克服这一不足，进一步拓展块状晶体放大器的增益光谱宽度，很多新的宽带晶体被提出，但是由于新晶体制作工艺复杂，质量也相对较差，更重要的是，新晶体的增益带宽也不能无限制增大。因此，亟需研究一种解决增益带宽而导致的脉冲宽度受限的问题，同时使用常用块状晶体增益介质获得高能量、窄脉冲的飞秒激光放大输出。

发明内容

针对现有技术中，使用单个掺Yb晶体作为放大级增益介质，增益带宽有限，增益较高时出现增益窄化现象，限制了放大后脉冲时域宽度的问题，本发明提供了一种双晶体多通式飞秒激光放大系统，能够适当拓展增益谱的宽度，降低增益谱对光谱产生的增益窄化作用，从而获得窄脉冲、高能量的输出。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种双晶体多通式飞秒激光放大系统，包括：由正向泵浦装置半导体激光泵源、正向泵浦装置凸透镜、反向泵浦装置半导体激光泵源和反向泵浦装置凸透镜构成的双向泵浦装置；由不同基质的第一块晶体增益介质和第二块晶体增益介质构成的双晶体放大增益介质；由均分别为双色镜的第一平面反射镜和第二平面反射镜构成的一个多通式信号放大腔；其中：所述正向泵浦装置半导体激光泵源和反向泵浦装置半导体激光泵源分别布置在整体结构的两端；所述正向泵浦装置凸透镜和反向泵浦装置凸透镜布置在所述正向泵浦装置半导体激光泵源和反向泵浦装置半导体激光泵源之间；所述正向泵浦装置凸透镜与正向泵浦装置半导体激光泵源的之间距离及所述反向泵浦装置凸透镜与反向泵浦装置半导体激光泵源之间的距离均分别是各自凸透镜自身的焦距；所述第一块晶体增益介质和第二块晶体增益介质在不接触破坏的情况下尽可能靠近，且所述第一块晶体增益介质和第二块晶体增益介质的晶体中心分别位于各自泵浦光的中心处；所述第一平面反射镜布置在所述第一块晶体增益介质与正向泵浦装置凸透镜之间，所述第二平面反射镜布置在所述第二块晶体增益介质与反向泵浦装置凸透镜之间；所述第一平面反射镜与所述第二平面反射镜之间的间距根据需要的反射次数与入射角度进行调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

能够适当拓展增益谱的宽度，降低增益谱对光谱产生的增益窄化作用，从而获得窄脉冲、高能量的输出。

附图说明

图1是本发明双晶体多通式飞秒激光放大系统结构示意图。

图中：

1-正向泵浦装置半导体激光泵源    2-正向泵浦装置凸透镜

3-第一平面反射镜                4-第一块晶体增益介质

5-第二块晶体增益介质            6-第二平面反射镜

7-反向泵浦装置凸透镜            8-反向泵浦装置半导体激光泵源

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图1所示，本发明一种双晶体多通式飞秒激光放大系统，包括如下器件：

由正向泵浦装置半导体激光泵源1、正向泵浦装置凸透镜2、反向泵浦装置半导体激光泵源8和反向泵浦装置凸透镜7构成的双向泵浦装置；

由不同基质的第一块晶体增益介质4和第二块晶体增益介质5构成的双晶体放大增益介质；