飞秒激光器的原理及主要应用
2017-01-25 14:38:41   来源： 瞬渺市场部   评论：0 点击：

随着光纤飞秒激光器在微细加工，双光子聚合，超快过程研究，相干控制，非线性光学，超连续谱光激发，多光子生物荧光，STED，光梳，光学频标等领域的广泛应用，对飞秒激光产生的原理和激光器的结构了解变得极为迫切。

飞秒激光脉冲的产生原理 

宽频的激光介质

脉冲压缩机制

腔内色散补偿

产生激光超短脉冲的技术常称为锁模技术(mode locking)，即，使发生振荡的模式之间建立稳定的相位关系，发生相位“干涉”。实现锁模的方法很多，但一般可以分成两大类：即主动锁模和被动锁模。主动锁模指的是通过由外部向激光器提供调制信号的途径来周期性地改变激光器的增益或损耗从而达到锁模目的；而被动锁模则是利用材料的非线性吸收或非线性相变的特性来产生激光超短脉冲。

锁模技术

 

     以主动锁模为例，用频率f驱动调制器，同时让最靠近增益峰值频率vm的模开始振荡，通过调制产生vm +/-f的边带。如果驱动频率f等于两个纵模的频率间隔。那么， vm将通过两个边带的“搭桥”与和它相邻近的两个模发生耦合，三者建立了振荡相位关系。当频率vm ±f的边带被调制，又产生频率vm±2f的新边带。与vm建立振荡相位关系的模越来越多，最后使在激光增益线宽范围内全部的纵模都耦合起来。此时，振荡模已被锁定，激光器进入锁模状态。

目前，最为广泛使用的一种产生飞秒激光脉冲的克尔透镜锁模(Kerr Lens mode locking)技术是一种独特的被动锁模方法。科尔透镜锁模实际上是利用了材料的折射率随光强变化的特性使得激光器运转中的尖峰脉冲得到的增益高出连续的背景激光增益，从而最终实现短脉冲输出。

KLM锁模原理

 

光纤激光器锁模方法

 1）半导体可饱和吸收镜（SESAM）

 2）孤子锁模

 3）展宽脉冲锁模

 4）单壁碳纳米管可饱和吸收器(CNT-SAM)

 5）超长腔光纤激光器

 6）8字形腔被动锁模掺铒光纤激光器

 

飞秒光纤激光器结构 
 

飞秒激光器应用

微细加工，双光子聚合

超快过程研究，相干控制

非线性光学，OPO泵浦等

超连续谱光激发

多光子生物荧光，STED等

光梳，光学频标

 

应用方案

1.THz Generation 

   

2.Two-photon/multiphoton microscopy

   

3. Ultraprecise machining, structuring and cutting