鈦藍(lán)寶石飛秒激光器工作原理研究
發(fā)布時間：2021-02-22 11:08
鈦藍(lán)寶石飛秒激光器是一種持續(xù)時間極短（10-15s），峰值功率高的以脈沖形式運(yùn)轉(zhuǎn)的激光。它不僅能使人們獲得超短時間的分辨能力，同時，由于它的高峰值功率，飛秒激光器用途使它在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。
鈦藍(lán)寶石飛秒激光器包括鈦藍(lán)寶石飛秒激光器振蕩器和鈦藍(lán)寶石飛秒激光器放大器兩部分，鈦藍(lán)寶石飛秒激光器工作原理研究是目前能產(chǎn)生飛秒量級脈沖的應(yīng)用最廣泛的激光器。它通過鈦寶石的自鎖模原理，并采用世界上先進(jìn)的啁啾脈沖放大（CPA）技術(shù)，已能直接產(chǎn)生零點(diǎn)幾個飛秒，峰值功率達(dá)太瓦量級的激光脈沖。
文章從鈦藍(lán)寶石飛秒激光器的增益特性，自鎖模原理，色散及色散補(bǔ)償，脈沖的展寬與壓縮，再生放大器等方面，對飛秒鈦寶石激光振蕩器和放大器的工作原理做詳細(xì)的闡述。
飛秒鈦寶石激光振蕩器， 或簡稱“鈦藍(lán)寶石飛秒激光器”，是利用鈦寶石的增益特性產(chǎn)生飛秒量級超短脈沖激光的裝置。
一臺典型的鈦藍(lán)寶石飛秒激光器器的主要結(jié)構(gòu)包括泵浦源、增益介質(zhì)和光諧振腔三個組成部分，由泵浦源所發(fā)射的泵浦激光入射到鈦寶石晶體上， 產(chǎn)生反轉(zhuǎn)粒子；平面鏡 M1和半透鏡OC構(gòu)成 諧振腔，腔內(nèi)兩個曲率半徑相同的凹面鏡M2、 M3起到聚焦的作用；此外，在激光腔內(nèi)還要有專門的色散補(bǔ)償裝置-切成布儒斯特角的棱鏡對P1、P2。
逐漸廣泛，鈦藍(lán)寶石飛秒激光器工作原理研究可以產(chǎn)生飛秒量級的激光器和技術(shù)也經(jīng)歷了幾代的革新。從染料激光器到固體激光器，由調(diào)Ｑ技術(shù)到鎖模技術(shù)，乃至現(xiàn)今能產(chǎn)生最短脈沖的自鎖模技術(shù)，超短脈沖技術(shù)在短短幾年時間里就有了飛躍式的進(jìn)步。其中，采用自鎖模技術(shù)的摻鈦藍(lán)寶石激光器是超短脈沖技術(shù)的一個熱門話題。
鈦藍(lán)寶石飛秒激光器具有非常高的瞬時功率，可達(dá)到百萬億瓦，比目前全世界發(fā)電總功率還要多出百倍。鈦藍(lán)寶石飛秒激光器的第三個特點(diǎn)是，它能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的空間區(qū)域，使電磁場的強(qiáng)度比原子核對其周圍電子的作用力還要高數(shù)倍。幫助我們治療近視疾病。
鈦藍(lán)寶石飛秒激光器在瞬間發(fā)出的巨大功率比全世界發(fā)電總功率還大，目前已有所應(yīng)用，科學(xué)家預(yù)測鈦藍(lán)寶石飛秒激光器將為下世紀(jì)新能源的產(chǎn)生發(fā)揮重要作用。
由于摻鈦藍(lán)寶石晶體的熒光光譜很寬，如果激光器的縱模全部被鎖定，理論上可以直接產(chǎn)生幾個飛秒的脈沖輸出，而無需采用另外的脈寬壓縮技術(shù)，這是其它激光器所無法比擬的。在我國，對摻鈦藍(lán)寶石激光器的研究和應(yīng)用雖然已經(jīng)有了很大程度。
通過對放大過程中的光斑直徑隨放大通數(shù)的演化問題的研究，給出了抑制增益飽和效應(yīng)的辦法。通過對光譜增益窄化效應(yīng)的研究與分析，給出了高 斯型光譜設(shè)計在消除鈦寶石鈦藍(lán)寶石飛秒激光器器中增益窄化效應(yīng)的分析結(jié)果， 使得窄化效應(yīng)得到較好抑制；分析了放大系統(tǒng)的壓縮器構(gòu)成原理，給出了實際的實驗方案。 三、分析了放大過程中的時序檢測問題與脈沖選單技術(shù)的原理。通過具體 的實驗掌握了實際的監(jiān)測與控制技術(shù)。
