[发明专利]飞秒激光器同步泵浦高功率宽带简并飞秒光学参量振荡器

说明书

本发明属于激光器技术领域，公开了一种飞秒激光器同步泵浦高功率宽带简并飞秒光学参量振荡器，包括：75.6MHz Yb：KGW飞秒激光器泵浦源；从泵浦源发出激光经过准直聚焦镜后入射到Yb激光晶体，增益激光起振后入射到第二凹面镜，并被第二凹面镜、平面输出镜依次反射并以其原路返回，依次经平面输出镜、第二凹面镜、激光晶体到达第一凹面镜上，并经第一凹面镜反射到平面反射镜上，经平面反射镜反射到平面反射银镜M1上，起振后经平面输出镜输出。最大输出功率82mW，在且在3.5小时内只有0.8％的均方根波动；输出的2μm中红外飞秒激光光谱覆盖范围从1600nm到2500nm，其半高全宽接近450nm。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，尤其涉及一种飞秒激光器同步泵浦高功率宽带简并飞秒光学参量振荡器。

背景技术

水在2μm波长附近具有很强的吸收峰，这个波段的飞秒光源，不仅可以用于“人眼安全”的遥感，而且对高谐波的产生，驱动粒子加速以及光学频率梳等众多应用也有很大的吸引力。特别是对于2μm波段或2μm波段以上的光学频率梳，被广泛应用于许多领域，包括相干分子光谱探测和痕量气体检测等。目前，产生超快的2μm脉冲的方法包括基于Tm或Ho掺杂晶体的锁模固体激光器，基于Tm掺杂的光纤激光器和非线性参量过程。其中，不管是锁模固体激光器还是光纤激光器都是基于粒子数反转的受激辐射原理，受限于激活离子的发射光谱带宽以及目前的锁模技术，产生的2μm超快激光的光谱最多只有几十nm，且功率不超过50mW,很难用于产生光学频率梳。相比之下，基于非线性频率变换的简并飞秒光学参量振荡器(OPO)可以提供高达几百nm的光谱带宽。另外，处于简并状态的同步泵浦OPO，产生的信号光具有和泵浦光完全相同的相位和载波包络相位，因此如果利用近红外光学频率梳作为泵浦源，则产生的中红外飞秒激光也是频率稳定的光学频率梳。因此，宽带简并飞秒OPO是产生中红外波段宽带光学频率梳的最简便的方法虽然目前从宽带简并OPO中产生的2μm超快激光脉冲宽度可以到达48fs脉冲，光谱带宽超快400nm(RudyCWet.al.Opticsexpress,2012,20(25):27589-27595.)，但由于其2μm超快激光是通过腔内布儒斯特角插入的输出镜反射输出，平均输出功率只有10mW，相应的单个梳齿功率太低，大大限制了其在光学频率梳方面的应用。

综上所述，现有技术存在的问题是：(1)基于Tm掺杂晶体的锁模固体激光器以及基于Tm掺杂的光纤激光器产生的2μm超快激光受锁模技术的影响，其光谱都非常窄，只有几十nm，而且输出功率也是在30mW左右。(2)目前的简并飞秒OPO都是通过在腔内以布儒斯特角插入输出镜进行反射输出，平均功率都比较低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种飞秒激光器同步泵浦高功率宽带简并飞秒光学参量振荡器。

本发明是这样实现的，一种飞秒激光器同步泵浦高功率宽带简并飞秒光学参量振荡器，所述飞秒激光器同步泵浦高功率宽带简并飞秒光学参量振荡器包括：

泵浦源：用于输出波长为1030nm的泵浦激光；

PPLN激光晶体，置于温控炉内；

第一凹面镜和第二凹面镜，用于实现激光晶体上的激光束腰与泵浦光的模式匹配；

平面反射镜，用于实现激光反射；

压电陶瓷(PZT)+银镜，用于调整腔长；

第一输出镜和第二输出镜，用于输出激光。

进一步，所述泵浦源输出脉冲宽度为90fs，平均输出功率达7W，重复频率为75.57MHz。

进一步，所述第一凹面镜和第二凹面镜的曲率半径为150mm。

进一步，所述PPLN激光晶体厚度为3mm，极化周期为31μm，加热到94℃使用。