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鈦藍寶石飛秒激光器工作原理簡介

  摻鈦藍寶石激光器是一種固態激光介質,可以在比較寬的近紅外(NIR)波長范圍中進行可調諧激光操作。由于在光譜的綠色和藍色區域具備寬的吸收帶,激光過程中產生的能量可由標準連續波氬離子激光器或532nm高功率二極管泵浦持續固體激光器提供。通過選擇適合自己的光學器件,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連續激光泵浦源影響下,選用克爾透鏡鎖模(KLM)機制,使一定排序方式的固態鈦寶石激光器產生連續的飛秒脈沖序列。KLM機制將擴束效應和光闌效應融為一體,導致激光所產生的光脈沖的延續時間盡可能短。自聚焦效應導致腔模的空間強度遍布發生微小變化,主要取決于激光器(鈦寶石晶體本身)活性介質中光脈沖的瞬時功率。并且,通過仔細匹配腔模的空間重疊和有源介質中泵浦光的焦點區域(“軟孔徑KLM”),并另外引入挨近腔體的一個端鏡的腔內孔徑(‘硬孔徑KLM’),可以產生功率有關的腔損耗。

鈦藍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瞬時響應,而鈦寶石的增益弛豫時間較低,循環激光脈沖每次借助活性介質時都會存在快速調制。這造成了有效的被動鎖模操作,結合200nm寬的鈦藍寶石材料增益譜,支持形成延續時間小于10fs的脈沖。脈沖寬度的精確值關鍵在于腔內自相位調制和腔內負群延遲色散之間的臨界相互作用。

  鑒于鈦寶石激光介質在可見光的藍、綠部分具備比較寬的吸收帶,所以可以用多種光源進行光泵浦,包括連續氬離子激光器、高功率脈沖和連續綠光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量至關重要:其橫模必須盡可能接近TEM00。

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