半导体泵浦的全固态飞秒激光器及应用分析.pdfVIP

半导体泵浦 的全 固态飞秒激光器及应用分析 雷改萍 （山西西山煤电股份有限公司 镇城底矿选煤厂 山西 太原 030203） 3+ 摘 要： 介绍半导体泵浦掺Yb 增益介质全固态飞秒激光器的结构、工作原理和输出特性， 以及飞秒激光的窄脉宽、高峰值功率的优势，根据国内外近期报 道的必威体育精装版研究进展，重点分析分析该类激光器在微加工、生物医药、细胞工程等高科技工业、医学、制造领域的应用。 3+ 关键词： 激光技术；飞秒激光；掺Yb 介质；脉冲宽带；微加工 中图分类号：TN248 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0110122－01 0 引言 秒激光器中，常采用被动锁模方式，半导体可饱和吸收体（SESAM）作为 自1960年第一台激光器 由梅曼（T.Maiman）研制 [1]问世 以来，激 锁模元件，棱镜对（a）或啁啾镜（b）作为色散补偿元件，如图1所示。 3+ 光技术得到了迅猛发展，激光脉冲宽度的不断压缩导致峰值功率呈数量 在半导体泵浦掺Yb 增益介质的飞秒激光器中，泵浦源采用中心波长在 级的提升，1964年锁模技术的出现 [2]，使激光器输出脉冲宽度缩短为 940nm或980nm附近的半导体激光器，其输出的光束通过一个耦合头准直聚 -12 9 焦后经M1入射到增益介质中。其中，M1双面均镀有中心波长为泵浦波段的 皮秒（ps，10 s）量级，对应输 出的脉冲峰值功率达到GW（10 W）水 平。1981年美国贝尔实验室成功研制出碰撞锁模染料激光器，实现了飞 增透膜，其中朝晶体的一面还镀有1微米附近的宽带高反膜，腔镜M2和 秒（fs，10-15s）量级的激光输出，其极短的脉冲宽度和极高的峰值功 M3均镀有1微米附近的宽带高反膜，OC为输出耦合镜。为使晶体有效的散 率，使得飞秒超快激光技术成为激光研究领域的一大热点。 热，避免晶体的热损伤，并减小热透镜效应的影响，晶体用铟箔包裹，并 基于半导体泵浦的全固态激光器以结构紧凑、成本低、性能稳定等优 放置于一个水冷铜架上，铜架温度控制在室温附近。 点在高技术工业领域具有广泛的应用前景，但直到20世纪90年代，波长在 在上述激光器中，SESAM主要用来实现激光锁模启动，对SESAM上的功 0.9～1.0μm的高功率InGaAs激光二极管（LD）出现，使适合此波段泵浦 率密度非常重要，当这一值超过某一阈值时，激光器就会实现连续锁模运 3+ 3+ 转，否则激光器很容易转为调Q锁模，这不仅影响其使用价值，更容易造 的Yb 激光器受到人们的重视，掀起了基于掺Yb 介质全固态飞秒激光器的 研究热潮。 成元器件的损伤，是设计该类激光器中需要特别关注的关键问题之一，实 1 半导体泵浦的全固态飞秒激光器 验中必须用快速响应的光电探头检测。其次，要想实现飞秒脉冲输出，并 3+ 3+ 获得较窄的脉冲宽度，色散补偿是必不可少的，必须仔细调节色散元件来 1.1 掺Yb 激光增益介质。掺Yb 激光介质工作在1µm输出波段，其宽 的发射带宽和吸收带宽使其