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鈦藍(lán)寶石飛秒激光器工作原理簡介

  摻鈦藍(lán)寶石激光器是一種固態(tài)激光介質(zhì),可以在比較寬的近紅外(NIR)波長范圍中進(jìn)行可調(diào)諧激光操作。由于在光譜的綠色和藍(lán)色區(qū)域具備寬的吸收帶,激光過程中產(chǎn)生的能量可由標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)波氬離子激光器或532nm高功率二極管泵浦持續(xù)固體激光器提供。通過選擇適合自己的光學(xué)器件,鎖模鈦寶石激光器能夠覆蓋690nm-1080nm的波長范圍,脈沖寬度小于10fs。

  在CW連續(xù)激光泵浦源影響下,選用克爾透鏡鎖模(KLM)機(jī)制,使一定排序方式的固態(tài)鈦寶石激光器產(chǎn)生連續(xù)的飛秒脈沖序列。KLM機(jī)制將擴(kuò)束效應(yīng)和光闌效應(yīng)融為一體,導(dǎo)致激光所產(chǎn)生的光脈沖的延續(xù)時間盡可能短。自聚焦效應(yīng)導(dǎo)致腔模的空間強(qiáng)度遍布發(fā)生微小變化,主要取決于激光器(鈦寶石晶體本身)活性介質(zhì)中光脈沖的瞬時功率。并且,通過仔細(xì)匹配腔模的空間重疊和有源介質(zhì)中泵浦光的焦點(diǎn)區(qū)域(“軟孔徑KLM”),并另外引入挨近腔體的一個端鏡的腔內(nèi)孔徑(‘硬孔徑KLM’),可以產(chǎn)生功率有關(guān)的腔損耗。

鈦藍(lán)寶石飛秒激光器工作原理簡介

  由于非共振克爾非線性的準(zhǔn)瞬時響應(yīng),而鈦寶石的增益弛豫時間較低,循環(huán)激光脈沖每次借助活性介質(zhì)時都會存在快速調(diào)制。這造成了有效的被動鎖模操作,結(jié)合200nm寬的鈦藍(lán)寶石材料增益譜,支持形成延續(xù)時間小于10fs的脈沖。脈沖寬度的精確值關(guān)鍵在于腔內(nèi)自相位調(diào)制和腔內(nèi)負(fù)群延遲色散之間的臨界相互作用。

  鑒于鈦寶石激光介質(zhì)在可見光的藍(lán)、綠部分具備比較寬的吸收帶,所以可以用多種光源進(jìn)行光泵浦,包括連續(xù)氬離子激光器、高功率脈沖和連續(xù)綠光DPSS激光器及其激光二極管。確保鈦寶石泵浦激光器的輸出光束質(zhì)量至關(guān)重要:其橫模必須盡可能接近TEM00。

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