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    飞秒激光振荡器孕育发生的红外波长脉冲可笼罩近红外到中红外波段规模，而可见光和紫外波段飞秒脉冲的实现，需要以红外光为基频光举行谐波转换，所天生的短波飞秒脉冲具备更高的单光子能量、更小的瑞利准则极限光斑尺寸，联合飞秒脉冲的超岑岭值功率，可作为极度制造的引发光源。

而差别的谐波转换得到的差别波长飞秒脉冲具备各自合适的运用范畴。经由过程二次谐波倍频、三次谐波及频、四次谐波倍频可将红外飞秒激光器扩大为四波长飞秒激光器，于科研及工业范畴具备广泛的运用价值。1030nm红外波段合用在透明质料的非线性加工；515nm绿光波段是生物成像及光伏研究的抱负选择；343nm紫外波段可用在微纳加工及光谱阐发；257nm深紫外波段则于半导体检测及周详加工中体现卓着。这类多波长集成体系可以或许满意差别工业及科研运用场景的需求，成为一种多使命合用型光源，显著晋升激光器的利用效率并降低装备成本。

当前市场上年夜大都飞秒激光器产物仅能提供单一或者双波长输出，多波长体系往往需要多台激光器组合利用，致使体系繁杂、不变性差且成本昂扬。入口品牌如Coherent、Spectra-Physics等虽有个体的多波长产物，但价格昂贵且维护成本高。海内超快激光器厂商于紫外波段飞秒激光器范畴的技能堆集相对于单薄，尤其是343nm及257nm波段的不变输出仍面对诸多技能挑战。是以，开发具备我国自立常识产权的四波长飞秒激光用具有主要的市场价值及战略意义。

图1. 四波长飞秒激光器产物基本构成布局图（本图为示用意，仅用在注解激光器结构设计思绪，并不是现实布局设计图，结构图设计思惟为：各波长自力倍频腔、所有倍频腔密封布局、下置温控和情况连结伺服体系、四路同一出光面 ）

奥创光子于二倍频、三倍频超短脉冲激光多年开发及供货的基础上，推出基在1030nm红外基频光的四波长飞秒激光器，其基本架构为光纤啁啾脉冲放年夜（FCPA）联合固体MOPA方案得到高功率、高能量近红外飞秒脉冲，颠末电控式光路切换反射镜导入二倍频、三倍频及四倍频的谐波转换腔内，于局部情况连结办法的辅助下，实现了高效率、高不变性的四波长飞秒激光输出。

图2. 四波长飞秒激光器布局图

该体系起首经由过程光纤振荡器孕育发生1030nm锁模宽谱种子光，经啁啾脉冲放年夜落伍入固体放年夜级晋升能量。固体放年夜级采用了发射谱宽度较窄的Yb:YAG晶体，摈斥了盲目寻求放年夜光谱宽度的做法，既轻易晋升放年夜功率，又于必然水平上减小了谐波转换历程相位匹配光谱接管带宽的制约，是有针对于性的产物设计中一石二鸟的办法。四次谐波孕育发生是本体系的焦点技能难点，咱们经由过程周详设计的非线性晶体序列（LBO+BBO组合）及优化的相位匹配方案，乐成实现了从红外到深紫外的四倍频转换。尤其设计的热治理体系及光束整形透镜组确保了各波段输出激光束优良的远场光斑圆度。

本体系采用多项立异技能确保高能倍频历程的靠得住性：

1）倍频晶体高效散热技能，经由过程TEC冷却及通光面热沉优化设计，将晶体事情温度颠簸节制于 0.1℃之内；

2）倍频晶体防毁伤技能，采用光束整形及岑岭值脉冲扩束设计，使晶体外貌功率密度低在毁伤阈值；

3）倍频腔内干净情况治理技能，经由过程正压净化及轮回过滤体系，确保光学元件持久不变事情；

4）倍频晶体快捷维护设计，以线下半制品封装情势制造倍频晶体安装座，周详的机械式定位瞄准布局撑持倍频晶体于利用寿命末期快速改换；

5）电控四波长切换输出技能，用户无需关机便可经由过程激光器软件界面实现四种波长之间的切换。

本产物重要输出参数以下：

中央波长：1030nm（基频）、515nm（二倍频）、343nm（三倍频）、257nm（四倍频）

基频光平均功率：50W

基频光最年夜单脉冲能量：500 J

脉冲宽度：640fs（基频）、510fs（二倍频）、440fs（三倍频）

谐波转换效率：二倍频50%、三倍频28%、四倍频8%

87.5%(343nm)

90%(515nm)

93%（1030nm）

图3. 四波长激光器输出各波久远场光斑图样和圆度（四倍频激光凌驾探测器相应规模）

测试数据显示，三倍频及四倍频紫外飞秒激光的8小时功率不变性优在1%（RMS），远场光斑圆度 87.5%。为便在激光器用户对于差别波长的光束的操控利用，倍频腔体的四个输出窗口设计为等高度，各窗口上方光鲜的颜色标识轻易辨认；对于在多波长利用的场所，该激光器撑持同时输出红外光-绿光组合、绿光-深紫外激光组合、红外光-绿光-深紫外激光组合，为多光子引发、泵浦探测等运用提供便捷。

转自：奥创光子

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