一種被動鎖模皮秒激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術領域，更具體的說，特別涉及一種被動鎖模皮秒激光器。
【背景技術】
[0002]隨著激光技術產業(yè)的發(fā)展，對激光光源的脈沖寬度提出了更高的要求，傳統(tǒng)的納秒激光器已不能滿足未來激光產業(yè)發(fā)展的需求。而皮秒激光器可以實現(xiàn)皮秒級的超短脈沖輸出，能進一步推動激光行業(yè)的發(fā)展。皮秒激光器在激光加工，生物醫(yī)學，國防軍事，科學研究等領域有著廣闊的應用前景。尤其在激光加工領域，皮秒激光器與傳統(tǒng)納秒激光器相比，具有獨特的優(yōu)勢，皮秒脈沖可以直接破壞材料的化學鍵，能有效的降低材料的熱效應和熱效應作用范圍，具有加工尺度小(幾微米)、加工質量高(皮秒脈寬無熱效應)、速度快、高分辨率、高去除率的優(yōu)勢，產品廣泛用于高精密尺度的鉆孔、修圓、切割、焊接、劃線、刻蝕、安全印務、冷切等。受到越來越多客戶的關注。應用材料包括金、銀、銅、鋁、鉬、鎢等金屬，也包括硅、二氧化硅、金剛石等非金屬材料，還可以加工尼龍、聚酯等有機材料。因此，皮秒激光器將以其自身獨特的優(yōu)勢在未來的激光產業(yè)中開創(chuàng)出一片新天地。
[0003]自1992年半導體可飽和吸收體發(fā)明以來，半導體可飽和吸收鏡(SESAM)在皮秒被動鎖模激光器中得到蓬勃的發(fā)展和廣泛的應用。通過SESAM被動鎖模來實現(xiàn)皮秒激光脈沖的輸出是一種非常有效可行的方案。目前國內外對SESAM鎖模皮秒激光器進行了大量的研究，也取得了較大的成果，專利號為 CN 102882113 A、CN 103259176 A、CN 102832534 A、CN102832536 A、CN 101562310 B等專利都公開了鎖模皮秒激光器，但依然存在一些需要進一步改善的問題。如國內專利號為CN 101562310 B的專利中采用等效共焦腔的穩(wěn)腔設計，使激發(fā)光在由平面鏡和平凹鏡構成的等效共焦腔中往返八次，得到一種鎖模皮秒激光器。其優(yōu)點是有效地增加了光程，降低了鎖模脈沖的重復頻率，激光器光學元件少，結構緊湊。然而，此鎖模皮秒激光器存在如下缺點:(I)激發(fā)光多次在平凹鏡上反射，會引起像散，影響激光輸出的光束質量；(2)激光增益介質置于平凹鏡上，不利于激光增益介質的冷卻和系統(tǒng)穩(wěn)定性；(3)平面鏡和平凹鏡的相對角度需要精確控制，容易受到外界環(huán)境和鏡片熱脹冷縮的影響，從而不利于激光器的長期穩(wěn)定運轉。
[0004]因此，為了解決目前被動鎖模皮秒激光器存在的問題，需要一種性能更佳的被動鎖模皮秒激光器。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，提供一種被動鎖模皮秒激光器，其具有輸出功率高，脈沖穩(wěn)定性好，光束質量佳，激光單路輸出，結構緊湊，操作過程簡單的優(yōu)點。
[0006]為了解決以上提出的問題，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0007]—種被動鎖模皮秒激光器，該激光器包括栗浦模塊、栗浦耦合裝置、激光增益介質、小孔光闌和激光諧振腔，其中激光增益介質和小孔光闌設置在激光諧振腔內；
[0008]栗浦模塊用于發(fā)射栗浦光，栗浦光經過栗浦耦合裝置進行準直聚焦后，進入激光諧振腔內，并作用在激光增益介質上，激光增益介質吸收栗浦光后通過受激輻射躍迀產生信號光，信號光穿過小孔光闌后在激光諧振腔內不斷循環(huán)振蕩并不斷輸出激光。
[0009]所述激光諧振腔為折疊穩(wěn)定腔，其包括二向色鏡、第一平凹鏡、平面鏡、激光輸出鏡、第二平凹鏡和半導體可飽和吸收鏡，其中二向色鏡設置在栗浦耦合裝置和激光增益介質之間，二向色鏡上鍍制栗浦光對應波長的增透膜和信號光對應波長的高反膜；
[0010]穿過小孔光闌的信號光入射至第一平凹鏡，經過第一平凹鏡將其反射至平面鏡，平面鏡也將信號光反射至激光輸出鏡，激光輸出鏡將信號光部分反射部分輸出；
[0011]被激光輸出鏡反射的信號光依次被平面鏡、第一平凹鏡反射，并依次經過小孔光闌、激光增益介質至二向色鏡，二向色鏡將振蕩光反射至第二平凹鏡，第二平凹鏡將其反射至半導體可飽和吸收鏡，半導體可飽和吸收鏡又將信號光反射回至第二平凹鏡并沿原來的路線不斷振蕩，即信號光在激光諧振腔內不斷循環(huán)振蕩并不斷從激光輸出鏡輸出激光。
[0012]所述栗浦模塊米用光纖親合輸出的激光二極管，最大輸出功率為30W，輸出波長為808nm，耦合輸出光纖的芯徑為400um或800um。
[0013]所述栗浦耦合裝置采用兩片相同的平凸鏡構成，平凸鏡的焦距為30mm-60mm，兩片平凸鏡設置在調節(jié)架上，并能調節(jié)栗浦光聚焦在激光增益介質上的位置。
[0014]所述激光增益介質⑷采用Nd:YV04或Nd = YAG或Nd:GV04。
[0015]所述二色向鏡(3)采用45°鏡。
[0016]所述小孔光闌的直徑大小為0.5mm-1mm之間。
[0017]所述第一平凹鏡的曲率半徑為600mm-800mm，第二平凹鏡的曲率半徑為200mm-400mmo
[0018]所述第一平凹鏡和第二平凹鏡上入射光線和反射光線的夾角小于8。。
[0019]所述激光輸出鏡的透過率在2% -20%之間。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0021 ] 1、本發(fā)明通過在激光諧振腔中插入小孔光闌，通過激光增益介質受激輻射躍迀產生的信號光在激光諧振腔內振蕩時，可以有效地抑制激光高階模起振，使得被動鎖模皮秒激光器輸出激光光束質量好，鎖模穩(wěn)定性佳。
[0022]2、本發(fā)明的激光諧振腔內通過設置二向色鏡、第一平凹鏡、平面鏡、激光輸出鏡、第二平凹鏡和半導體可飽和吸收鏡，可以實現(xiàn)激光單路輸出，且激光器輸出功率高、脈沖穩(wěn)定性好；此外整個激光器的結構簡單緊湊，易于實現(xiàn)也易于調節(jié)操作，同時其可靠性好。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明被動鎖模皮秒激光器的組成原理圖。
[0024]圖2為本發(fā)明在連續(xù)鎖模時輸出功率與栗浦功率的關系圖。
[0025]圖3為本發(fā)明被動鎖模皮秒激光器獲得的調Q鎖模脈沖波形圖。
[0026]圖4為本發(fā)明被動鎖模皮秒激光器獲得的連續(xù)鎖模脈沖波形圖。
[0027]圖5為本發(fā)明被動鎖模皮秒激光器獲得的自相關曲線圖。
[0028]附圖標記說明:1_栗浦模塊、2-栗浦耦合裝置、3-二向色鏡、4-激光增益介質、5-小孔光闌、6-第一平凹鏡、7-平面鏡、8-激光輸出鏡、9-第二平凹鏡、I O-半導體可飽和吸收鏡
【具體實施方式】
[0029]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內容的理解更加透徹全面。
[0030]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。
[0031]參閱圖1所示，本發(fā)明提供的一種被動鎖模皮秒激光器，包括功率可調的栗浦模塊1、栗浦耦合裝置2、激光增益介質4、小孔光闌5和激光諧振腔，其中激光諧振腔為折疊穩(wěn)定腔，包括二向色鏡3、第一平凹鏡6、平面鏡7、激光輸出鏡8、第二平凹鏡9和半導體可飽和吸收鏡10，激光諧振腔內設置有激光增益介質4和小孔光闌5。
[0032]上述中，各部分功能和原理如下:
[0033]所述栗浦模塊I發(fā)射栗浦光，其功率可調并采用光纖耦合輸出的激光二極管，最大輸出功率為30W，輸出波長為808nm，耦合輸出光纖的芯徑為400um。工作時，將激光二極管安裝在通有循環(huán)水的熱沉上。
[0034]所述栗浦耦合裝置2由兩片相同的平凸鏡構成，平凸鏡的焦距為60mm，用于將栗浦模塊I輸出的栗浦光準直聚焦在激光晶體中心。所述的栗浦耦合裝置2裝配在四維調節(jié)架上，可以自由調節(jié)栗浦光聚焦在激光增益介質4上的位置。
[0035]所述二色向鏡3為45°鏡，并且鍍制栗浦光增透膜和激光波長對應的高反膜，其對栗浦光進行透射，對激光進行反射。
[0036]所述激光增益介質4為Nd:YV04晶體，激光增益介質4兩端均鍍有栗浦光和激光對應波長的增透膜，可以有效的避免標準具效應。
[0037]所述小孔光闌5的直徑大小為0.8mm,小孔光闌5置于激光增益介質4后，用于抑制激光諧振腔內高階模振蕩，提高鎖模穩(wěn)定性和輸出光束質量。
[0038]所述第一平凹鏡6、第二平凹鏡9和平面鏡7上均鍍有激光波長對應的高反膜，第一平凹鏡6的曲率半徑為600mm，第二平凹鏡9的曲率半徑為400mm，并且第一平凹鏡6和第二