一种全固态宽带可调谐中红外超短脉冲激光器制造技术

本发明专利技术涉及中红外超短脉冲激光技术领域，尤其涉及一种全固态宽带可调谐中红外超短脉冲激光器，包括激光泵浦源、对所述激光泵浦源产生的激光分束的第一二色镜、位于第一二色镜反射光路上的第一激光器谐振部、位于第一二色镜透射光路上的第二激光器谐振部、位于第一激光器谐振部输入端的第一凸透镜、位于第二激光器谐振部输入端的第三凸透镜、位于第一激光器谐振部的第一反馈终端的反射光路和第二激光器谐振部的第二反馈终端的反射光路交汇处的第三二色镜、位于第三二色镜合束输出端的波长调谐模块，在第一激光器谐振部的输出光路与第二激光器谐振部的输出光路的交汇处设置有第九二色镜，从而输出调谐后的中红外超短脉冲激光。光。光。

【技术实现步骤摘要】
一种全固态宽带可调谐中红外超短脉冲激光器


[0001]本专利技术涉及中红外超短脉冲激光
，尤其涉及一种全固态宽带可调谐中红外超短脉冲激光器

技术介绍

[0002]3～5μm中红外超短脉冲激光因在时间分辨光谱、半导体动力学特性研究、特殊材料精细加工、生物组织微创、超连续谱激光产生等诸多领域的巨大应用前景，近年来受到人们的广泛关注，目前，实现中红外激光输出的方法主要包括半导体激光器、气体激光器、固体激光器、自由电子激光等方法，其中，固体激光器因具有效率高、体积小和重量轻等优点成为实现中红外激光输出最为有效且实用的技术途径。具体来说，中红外固体激光器又可以分为两大类，第一类是采用具有中红外激光辐射潜力的过渡金属离子掺杂晶体或稀土离子掺杂光纤作为增益介质，通过直接泵浦激发能级受激辐射的方式产生中红外激光，第二类则是利用晶体的非线性效应将可见或近红外激光的频率变换到中红外波段。相比前者，后者在产生超短脉冲激光时通常需要采用高峰值功率的超短脉冲激光作为泵浦，大大提升了系统的设计难度。锁模技术作为实现超短脉冲最为简单和可靠的方法，可用于第一类固体激光器中，在全固态结构下实现中红外超短脉冲激光输出。近年来，随着过渡金属离子掺杂晶体和稀土离子掺杂光纤制备工艺的不断成熟，第一类固体激光器取得了快速的发展。2014年，澳大利亚阿德莱德大学Ori Henderson-Sapir等人率先提出了双波长级联泵浦稀土离子掺杂光纤激发高能级受激辐射的方法，并在掺Er3+氟化物光纤中实现了3.33～3.78μm宽带可调谐的光纤激光输出，然而受红外稀土离子掺杂能力、红外光纤损耗水平等的限制，目前还难以实现波长超过4μm的中红外光纤激光输出。相比稀土离子掺杂光纤激光器，过渡金属掺杂II-VI族硫化物晶体激光器具有中红外宽带辐射潜力，可实现波长大于4μm的激光输出(如：Fe2+:ZnS晶体(3.49～4.65μm)、Fe2+:ZnSe晶体(3.77～5.05μm)、Fe2+:ZnTe晶体(4.35～5.45μm)、Fe2+:CdSe晶体(4.7～6.1μm)、Cr2+:CdSe晶体(2.26～3.61μm)、Cd0.55Mn0.45Te(2.17～3.01μm)、Cr2+:ZnSe(1.88～3.1μm)等等)，因此，在3～5μm超短脉冲激光产生方面具有巨大潜力。
[0003]然而，现有单个过渡金属掺杂II-VI族硫化物晶体激光系统难以实现3～5μm中红外波段宽范围覆盖和波长调谐，而且，如果将多彩过渡金属掺杂II-VI族硫化物晶体激光器输出激光进行简单的合束处理从而实现3～5μm波长覆盖通常需要采用多台激光泵浦源，大大增加了系统的复杂程度；同时，又由于受限于半导体可饱和吸收镜的工作带宽，在波长超过3μm的中红外波段，难以采用可饱和吸收体锁模的方式实现中红外超短脉冲激光输出。
[0004]因此，针对第一类固体激光器，现有技术中存在无法获得可调谐的3～5μm中红外超短脉冲激光的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例通过提供一种全固态宽带可调谐中红外超短脉冲激光器，解决了针
对第一类固体激光器现有技术中存在无法获得可调谐的3～5μm中红外超短脉冲激光的技术问题。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种全固态宽带可调谐中红外超短脉冲激光器，包括激光泵浦源、对所述激光泵浦源产生的激光分束的第一二色镜、位于第一二色镜反射光路上的第一激光器谐振部、位于第一二色镜透射光路上的第二激光器谐振部、位于第一激光器谐振部输入端的第一凸透镜、位于第二激光器谐振部输入端的第三凸透镜、位于第一激光器谐振部的第一反馈终端的反射光路和第二激光器谐振部的第二反馈终端的反射光路交汇处的第三二色镜、位于第三二色镜合束输出端的波长调谐模块；
[0008]第一激光器谐振部包括依次排布的第一平凹透镜、Cr2+:CdSe晶体、第二平凹透镜、第四二色镜，所述第四二色镜位于激光经第一平凹透镜、Cr2+:CdSe晶体入射于第二平凹透镜后的反射光路上，所述第四二色镜作为第一反馈终端或第一输出终端；
[0009]第二激光器谐振部包括依次排布的第三平凹透镜、Fe2+:ZnSe晶体、第四平凹透镜、第六二色镜，所述第六二色镜位于激光经第三平凹透镜、Fe2+:ZnSe晶体入射于第四平凹透镜后的反射光路上，所述第六二色镜作为第二反馈终端或第二输出终端；
[0010]波长调谐模块包括依次排布的第二凸透镜、沉积二维材料的镀金反射镜；
[0011]在第一激光器谐振部的输出光路与第二激光器谐振部的输出光路的交汇处设置有第九二色镜；
[0012]激光泵浦源发出的激光经第一二色镜分束后获得2μm波长的激光和3μm波长的激光，2μm波长的激光经第一凸透镜聚焦进入所述第一激光器谐振部内，使得所述Cr2+:CdSe晶体产生3～3.7μm波长的激光，由第一反馈终端反射，3μm波长的激光经第三凸透镜聚焦进入第二激光器谐振部内，使得Fe2+:ZnSe晶体产生3.7～5μm波长的激光，由第二反馈终端反射，第三二色镜对第一反馈终端反射的激光和第二反馈终端反射的激光合束，并将合束激光经波长调谐模块的调谐，使得由第一激光谐振部输出的激光和第二激光谐振部输出的激光经第九二色镜合束，输出调谐后的中红外超短脉冲激光。
[0013]进一步地，所述激光泵浦源具体为级联掺Ho3+氟化物光纤激光器，用于同时产生2μm和3μm波长的激光。
[0014]进一步地，在第一二色镜的反射光路上，且在所述第一激光器谐振部之前还设置有第二二色镜，用于改变光路。
[0015]进一步地，在第一输出终端的输出光路上设置第五二色镜，在第二输出终端的输出光路上依次设置第七二色镜、第八二色镜，所述第五二色镜、第七二色镜、第八二色镜均用于改变光路，使得由第一输出终端输出的激光和第二输出终端输出的激光交汇。
[0016]进一步地，所述第一反馈终端反射的3～3.7μm波长的激光经第二平凹透镜的高反、第一平凹透镜的高反到达第三二色镜，所述第二反馈终端反射的3.7～5μm波长的激光经第四平凹透镜高反、第三平凹透镜的高反到达第三二色镜。
[0017]进一步地，所述第三二色镜用于对第一反馈终端反射的3～3.7μm波长的激光高反，对第二反馈终端反射的3.7～5μm波长的激光高透，从而合束，合束后，经过第二凸透镜进行聚焦，射入沉积二维材料的镀金反射镜，调节所述沉积二维材料的镀金反射镜的轴向位置，实现对中红外超短脉冲激光的调谐。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]1、本专利技术将Fe2+:ZnSe和Cr2+:CdSe两种过渡金属掺杂II-VI族硫化物晶体相组合，通过共用复合腔构建系统，可在单个系统中实现激光输出波长3～5μm区域的有效覆盖和宽带调谐。
[0020]2、本专利技术仅利用级联掺Ho3+氟化物光纤激光器作为泵浦源，便可实现波长可覆盖3μm～5μm的过渡金属掺杂II-VI族硫化物晶体激光输出，减少了泵浦源数量，简化了系统结构。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固态宽带可调谐中红外超短脉冲激光器，其特征在于，包括激光泵浦源、对所述激光泵浦源产生的激光分束的第一二色镜、位于第一二色镜反射光路上的第一激光器谐振部、位于第一二色镜透射光路上的第二激光器谐振部、位于第一激光器谐振部输入端的第一凸透镜、位于第二激光器谐振部输入端的第三凸透镜、位于第一激光器谐振部的第一反馈终端的反射光路和第二激光器谐振部的第二反馈终端的反射光路交汇处的第三二色镜、位于第三二色镜合束输出端的波长调谐模块；第一激光器谐振部包括依次排布的第一平凹透镜、Cr2+:CdSe晶体、第二平凹透镜、第四二色镜，所述第四二色镜位于激光经第一平凹透镜、Cr2+:CdSe晶体入射于第二平凹透镜后的反射光路上，所述第四二色镜作为第一反馈终端或第一输出终端；第二激光器谐振部包括依次排布的第三平凹透镜、Fe2+:ZnSe晶体、第四平凹透镜、第六二色镜，所述第六二色镜位于激光经第三平凹透镜、Fe2+:ZnSe晶体入射于第四平凹透镜后的反射光路上，所述第六二色镜作为第二反馈终端或第二输出终端；在第一输出终端的输出光路上设置第五二色镜，在第二输出终端的输出光路上依次设置第七二色镜、第八二色镜，所述第五二色镜、第七二色镜、第八二色镜均用于改变光路，使得由第一输出终端输出的激光和第二输出终端输出的激光交汇；波长调谐模块包括依次排布的第二凸透镜、沉积二维材料的镀金反射镜；在第一激光器谐振部的输出光路与第二激光器谐振部的输出光路的交汇处设置有第九二色镜；激光泵浦源发出的激光经第一二色镜分束后获得2μm波长的激光和3μm波长的激光，2μm波长的激光经第一凸透镜聚焦进入所述第一激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李美萱，吴倩倩，乔立城，黄帅，
申请(专利权)人：长春理工大学光电信息学院，
类型：发明
国别省市：