[发明专利]一种可方便调节激光脉宽的飞秒激光器

说明书

一种可方便调节激光脉宽的飞秒激光器，其包括在激光输出路径依次设置的泵浦激光二极管、会聚透镜、激光晶体、啁啾镜、半导体可饱和吸收镜、棱镜、端面镜，其中棱镜为放置在电动平移台上能调整相对位置的棱镜对，其中飞秒激光振荡器的激光腔中同时包括用于色散补偿的一个啁啾镜和一对棱镜对。本发明还涉及上述飞秒激光器用于钢铁样品成分检测或激光眼科手术的用途。本发明可以实现一款激光脉宽从200飞秒到1000飞秒连续变化的新的飞秒激光眼科手术用飞秒激光器的光源，从而可以实现在飞秒激光烧蚀角膜过程中激光脉宽随激光在角膜中位置变化而变化以利于得到最好的激光烧蚀效果。

技术领域

本发明涉及可方便调节激光脉宽的飞秒激光器及其作为激光诱导等离子体光谱分析设备(LIBS)光源用于钢铁样品成分检测，尤其对钢铁样品成分的实时在线检测，或用于激光眼科手术，尤其飞秒激光角膜移植手术和飞秒激光原位角膜磨镶术的用途。

背景技术

一方面，激光诱导等离子体光谱技术(Laser Induced Plasma Spectroscopy，LIPS)也称作激光诱导击穿光谱技术(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)，是一种以激光作为激发源诱导产生激光等离子体的原子发射光谱分析方法，是基于激光与物质相互作用物理学和光谱学的元素成分和浓度分析技术。LIPS是通过将一束高能量短脉冲的激光束聚焦到待检测的样品上，进而产生高温高密度并且由自由电子、离子和原子组成的激光等离子体，最后对该等离子体辐射光谱进行分析的一个过程。该方法具有许多独特的优点，如操作容易、样品处理简单、检测对象多元化(固体、液体、气体、气溶胶等)、可多元素同时分析、近似于无损检测的特性、能够检测元素周期表上绝大部分的元素、具有较高的灵敏度、无需与样品接触的纯光学方法、能远距离检测的能力等。

目前，激光诱导光源脉宽为固定飞秒数值的激光诱导等离子体光谱分析设备已经出现，但是以单一脉宽的激光器作为激光诱导光源，无法系统的分析激光诱导光源脉宽变化对产生激光诱导等离子体效果的影响，尤其对于钢水的在线检测，难以实现准确地测量。

另一方面，飞秒激光眼科手术在临床应用中包括飞秒激光角膜移植手术和飞秒激光原位角膜磨镶术。为了取得最好的手术效果，手术中使用的飞秒激光脉冲能量需要尽可能的接近而略高于角膜激光切削阈值。不论是在飞秒激光角膜移植手术还是在飞秒激光原位角膜磨镶术中，都需要飞秒激光对角膜不同深度进行烧蚀。在飞秒激光角膜移植手术中，飞秒激光需要从下到上贯穿角膜进行烧蚀，在飞秒激光原位角膜磨镶术中，开角膜瓣的飞秒激光也需要从角膜内部从表面算起100到120微米处至角膜表面进行烧蚀。角膜对飞秒激光烧蚀的阈值随深度不同而变化，而且角膜的飞秒激光烧蚀阈值直接和激光脉宽相关，因此精确的实时调整飞秒激光脉宽对于手术应用就具有非常迫切的应用需求。

而现阶段临床应用的飞秒激光器在手术中激光脉宽都是固定值，在不同角膜深度作用的激光脉宽都是同一值，这样无法保证在不同角膜深度都取得最好的激光烧蚀效果，如果激光脉宽能随激光在角膜内作用深度的变化而变化，可以取得更好的手术效果。

发明内容

由于现有的测量方法和现有的手术方法有以上的不足之处，为了探索不同脉宽的飞秒超短脉冲激光对钢铁样品检测结果的影响和为了在飞秒激光眼科手术中取得更好的激光烧蚀效果，我们研发了一种新的观测钢铁样品成分的激光诱导等离子体光谱分析设备的光源或一种新的飞秒激光眼科手术用飞秒激光器的光源。本发明是在现有全固态飞秒激光振荡器中加入一个啁啾镜并把棱镜对放置在位置可调的调整平台上，通过调节棱镜对引入的啁啾数值来实现激光脉宽在飞秒范围从200飞秒到1000飞秒连续变化。