[实用新型]高峰值功率低频被动锁模超快激光器

说明书

本实用新型公开了一种高峰值功率低频被动锁模超快激光器，其包括顺次设置的端镜、激光增益介质、光纤单元、锁模器和输出耦合器，所述光纤两端设置有模场适配器。其中，激光增益介质介质起到产生并放大光子的作用，所述光纤单元的芯面积为几百至几千平方微米，具有较低的非线性和较高的损伤阈值，两个模场适配器与光纤单元连接，确保只有基模LP01通过自由空间耦合，同时保证了更高阶模的能量能够被恢复至基模，输出耦合器可使光反射形成激光腔，也能从激光腔中提取一部分撞击光形成激光输出。所述超快激光器峰值功率高、重复频率低，易于制作，制作成本低，不需要经过脉冲选取和放大，即可直接产生几百KHz到1MHz的高重复频率、高强度超快激光。

技术领域

本实用新型属于激光器技术领域，涉及一种超快激光器，具体地说涉及一种高峰值功率低频被动锁模超快激光器。

背景技术

随着消费电子、新型显示等应用的发展，对于激光加工的精细度要求越来越高，超快激光成为行业关注的一个重要方向。所谓超快激光是指基于SESAM、克尔透镜等锁模技术，脉冲宽度在飞秒、皮秒量级的激光器，其适用于诸多科学研究与工业应用，如超快激光可实现纳米级别的材料去除，并且不产生热效应，因此被称为真正意义上的“冷”加工，峰值功率高达微焦级别的激光脉冲能够在材料的加工区域附近产生一个强磁场，这为高电磁场物理学理论的验证提供了可能。

目前工业用激光器产品结构复杂、价格昂贵，通常采用脉冲能量仅为纳焦到皮焦的功率振荡器，经过几级放大后达到微焦级别，即材料加工所需能量级别。为解决上述技术问题，行业内已逐渐开发出具有超快激光振荡器的激光器，超快激光振荡器的重复频率在40MHz-100MHz范围内，其具有合适的腔长，能够满足泵浦激光器通过有源光纤输出适当增益的要求，同时能够平衡光纤色散和非线性特征，这对于产生超快激光脉冲是必不可少的。

重复频率为几百至1MHz的激光器是工业中较为常用的，这一频率范围内的激光可提高对材料的加工效率，改善科学研究过程中的信噪比，同时，前一个脉冲的余热能够得到消散。但是，为了降低激光器的重复频率，需要激光器具有很长的谐振腔，这就产生了光纤色散、非线性效应、光损耗、热失稳和机械失稳等负面影响。

为弥补激光器生产所能达到与实际应用所要求的重复频率之间的差距，当前一般采用在激光振荡器及其放大级之间设置脉冲选择器模块，以改变振荡器的超快脉冲重复频率和模式，如图1所示。Marchese等人用光纤锁模自由空间、碟片激光器和一个多通道腔将谐振器长度延伸至大约37 米，实现了4MHz、791fs，单脉冲能量11.3μJ的超快激光器，由于它的长谐振腔避免了脉冲选择器和多级激光放大器。这种方法是第一种能够直接产生高功率、低重复频率超快脉冲的方法，然而，由于自由空间腔体激光器的热稳定性和机械稳定性以及可靠性不足阻碍了这种激光器结构的实际生产。目前，单脉冲能量为μJ级别、重复频率为几MHz的可靠、低成本、紧凑型超快光纤激光器仍旧无法实现。

实用新型内容

为此，本实用新型正是要解决上述技术问题，从而提出一种高功率、低重复频率、低成本且易于生产的被动锁模超快激光器。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

本实用新型提供一种高峰值功率低频被动锁模超快激光器，其包括顺次设置的端镜、激光增益介质、光纤单元、锁模器和输出耦合器，所述光纤单元两端设置有模场适配器。

作为优选，所述激光增益介质与所述光纤单元之间还设置有第一耦合镜。

作为优选，所述锁模器两端还设置有第二耦合镜和第三耦合镜。

作为优选，所述模场适配器包括沿激光光路顺次设置的单模光纤、第四耦合镜和输出光纤。

或者，作为优选，所述模场适配器包括沿激光光路顺次设置的单模光纤、第五耦合镜、第六耦合镜和输出光纤。

作为优选，所述激光增益介质为激光晶体、有源光纤、激光二极管、光泵浦发射器中的一种。