[发明专利]一种基于受激拉曼散射产生放大结构的超短脉冲激光器

说明书

本发明为一种基于受激拉曼散射产生放大结构的超短脉冲激光器，所述超短脉冲激光器包括：泵浦源；分束镜；反射镜；凸透镜；SRS产生池；第一二向色镜；SRS放大池；第二二向色镜；泵浦源发出单纵模泵浦光被分束镜分为两束；第一束光经凸透镜和第一二向色镜聚焦反射进入SRS产生池中发生后向受激拉曼散射，产生反向的Stokes种子光并透过第一二向色镜进入SRS放大池；第二束光经反射镜和第二二向色镜反射后进入SRS放大池中与反向的Stokes种子光对向相遇，反向Stokes种子光提取第二束光的能量进行放大；被压缩放大后的超短脉冲Stokes种子光透过第二二向色镜输出。泵浦光经过该结构的压缩放大，能获得较高的能量输出，相比于锁模激光器，可直接产生数十毫焦的皮秒激光。

技术领域

本发明涉及短脉冲激光技术领域，尤其涉及一种基于受激拉曼散射产生放大结构的超短脉冲激光器。

背景技术

超短脉冲激光在实际生活中应用十分广泛，在激光雷达、微纳加工、激光医疗等领域都需要超短脉冲激光，且有些领域需要具有大能量的超短脉冲激光。目前获得短脉冲的方案有三种，(1)调Q技术；(2)锁模技术；(3)受激散射技术。

(1)调Q技术通过调节Q值获得峰值功率高、宽度窄的脉冲，但调Q技术受限于腔长，仅能产生亚纳秒量级的激光脉冲[如发明专利公开号：CN109004507A，专利名称：可控的被动调Q红外激光器]；(2)锁模技术受限于锁模器件的损伤阈值，不能够实现大能量输出，最高仅为微焦量级，经再生放大后也仅能达到毫焦量级，并且其结构较为复杂、成本较高，不能满足某些领域的需求[如发明专利公开号：CN105186270B，专利名称：一种皮秒脉冲光纤激光器]；(3)受激散射技术，受激布里渊散射(StimulatedBrillouinScattering，SBS)与受激拉曼散射(StimulatedRamanScattering，SRS)都属于受激散射，SBS脉宽压缩技术受限于长声子寿命和窄增益带宽，难以实现皮秒脉冲的获取；而SRS一般都用于波长转换，由于SRS一般是单池聚焦，能量转化效率低且不可控，实验效果不理想，很少用来做脉宽压缩。本发明创造性地采用产生放大结构利用SRS实现了脉宽压缩，由于拉曼活性介质具有声子寿命低的特点，有着更短的压缩极限，利用SRS脉宽压缩技术可以有效地获得皮秒级的超短脉冲激光。

发明内容

本发明的目的是，提供了一种基于受激拉曼散射产生放大结构的超短脉冲激光器，解决了调Q技术的压缩极限较高以及锁模技术的低能量、结构复杂、成本高昂等问题，并且相较于SBS脉宽压缩技术，获得了更窄的超短脉冲。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于受激拉曼散射产生放大结构的超短脉冲激光器，所述超短脉冲激光器包括：泵浦源1；分束镜2；反射镜3；凸透镜4；SRS产生池5；第一二向色镜6；SRS放大池7；第二二向色镜8；

单纵模激光器作为泵浦源1，泵浦源1发出单纵模泵浦光被分束镜2分为两束；第一束光经凸透镜4和第一二向色镜6聚焦反射进入SRS产生池5中发生后向受激拉曼散射，产生反向的Stokes种子光并透过第一二向色镜6进入SRS放大池7；第二束光经反射镜3和第二二向色镜8反射后进入SRS放大池7中与反向的Stokes种子光对向相遇，反向Stokes种子光提取第二束光的能量进行放大；被压缩放大后的超短脉冲Stokes种子光透过第二二向色镜8输出。

该超短脉冲激光器还包括测量系统，在第一二向色镜6与SRS产生池5之间加入测量系统9，测量系统9能测量泵浦光和经SRS产生池5产生的Stokes种子光的能量和时域波形，分束镜2为45°角放置，通过更换不同分束镜2将光束分为能量比值不同的两束光，使SRS产生池5产生的Stokes光与第二束光的峰值功率相当，峰值功率由测量系统获得，此时最终输出的Stokes种子光具有最优的能量转化效率。