皮秒激光器是一款脈寬為皮秒的激光器。具有皮秒級(jí)超短脈寬、重復(fù)頻率可調(diào)、脈沖能量高等特點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)參量振蕩、生物顯微成像等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用，逐漸成為現(xiàn)代生物成像和分析系統(tǒng)中日益重要的工具。下面談?wù)勂っ爰す馄魅笾饕夹g(shù)。

皮秒種子源技術(shù)

種子源技術(shù)是皮秒激光器的核心技術(shù)，種子源的性能直接決定皮秒激光器的穩(wěn)定性和可靠性，皮秒激光器最不容易控制和出故障最多的地方就是種子激光器，如何延長可飽和吸收鏡的使用壽命成為種子源技術(shù)的關(guān)鍵。種子激光器一般分基于半導(dǎo)體泵浦技術(shù)的固體種子和基于光纖技術(shù)的光纖種子兩種。固體種子存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，成本高，穩(wěn)定性差等缺陷，其用于鎖模的可飽和吸收鏡承受較高功率和熱量，壽命通常小于1500小時(shí)，為了滿足10000小時(shí)的使用壽命，需要對(duì)可飽和吸收鏡頻繁換點(diǎn)。相比之下，光纖種子源可飽和吸收鏡上承受的功率和熱量低很多，使用壽命會(huì)長很多，即使可飽和吸收鏡不換點(diǎn)，其壽命也可以達(dá)到10000小時(shí)以上。除此之外，光纖種子源還具有結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，性能穩(wěn)定，基本免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，因此已經(jīng)成為各大激光器供應(yīng)商的首選。

皮秒放大器技術(shù)

為了獲得大單脈沖能量輸出，種子脈沖需要經(jīng)過高增益放大器放大來實(shí)現(xiàn)。皮秒放大器的難點(diǎn)在于如何控制放大后激光的光束質(zhì)量以及如何避免放大器內(nèi)部器件因承受高峰值功率而損壞。高增益放大器有三種：光纖放大器、再生放大器以及多程行波放大器。下面從幾個(gè)維度，對(duì)三種放大器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。

光纖放大器優(yōu)點(diǎn)是輸出功率高，放大增益高（>109），結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，制作成本相對(duì)較低，缺陷是受光纖非線性影響，無法獲得高單脈沖能量輸出，通常小于10uJ。

再生放大器優(yōu)點(diǎn)是，放大器增益高，很容易獲得>200uJ單脈沖能量輸出，缺陷是放大腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)脈沖時(shí)序要求非常嚴(yán)格，同時(shí)需要加入電光腔倒空功能，制作難度大，成本高，穩(wěn)定性不容易控制。

多程行波放大器的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，制作成本低，很容易獲得高功率高單脈沖能量輸出，缺陷是單級(jí)放大增益小，一般可以達(dá)到103-104，但是可以通過增加放大級(jí)數(shù)來獲得需要增益，目前絕大多數(shù)的激光器廠商采用這種放大器。

先進(jìn)控制技術(shù)

除了種子源和放大器技術(shù)以外，皮秒激光器關(guān)鍵技術(shù)還包含泵浦源驅(qū)動(dòng)和溫控技術(shù)、選脈沖技術(shù)、脈沖同步技術(shù)、數(shù)據(jù)記錄技術(shù)，功率調(diào)節(jié)和監(jiān)控技術(shù)等。

泵浦源驅(qū)動(dòng)和溫控技術(shù)決定泵浦光的功率和波長穩(wěn)定性，從而直接影響輸出激光脈沖的穩(wěn)定性。選脈沖技術(shù)需要調(diào)制器具有<10ns上升和下降時(shí)間，同時(shí)要考慮脈沖同步問題，避免脈沖被削掉。數(shù)據(jù)記錄技術(shù)可以了解激光器運(yùn)行中的所有數(shù)據(jù)變化情況，從而跟蹤激光器的使用狀態(tài)。功率調(diào)節(jié)和監(jiān)控技術(shù)可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和監(jiān)控激光器的輸出功率，因此在激光加工過程中必不可少。

來源：視界網(wǎng)