专利名称：超短脉冲激光系统和产生飞秒或皮秒脉冲的方法
技术领域：
本发明涉及用于产生飞秒或皮秒脉冲的超短脉冲激光系统和用于在这样的超短 脉冲激光系统中产生飞秒或皮秒脉冲的方法。
背景技术：
长期以来，超短脉冲激光系统(即，能够产生特征脉冲持续时间在飞秒或皮秒范 围内的激光脉冲的激光装置)在现有技术的各种实施方式中是广为人知的。然而，过去都 是在大气条件下实现操作，工作参数的相关限制也越来越明显。最近出版了关于超短脉冲 激光谐振腔(其中，空气被认为是重要且同时限制的变量)的一些科学著作。这里，空气的 非线性折射率H2被认为是有问题的，所以试图减小这种影响。因此，例如在Yb KYff和Yb KGff飞秒激光器中，原则上可产生例如持续时间为 100-150fs甚或更短的极短脉冲。但是，这要求装置包括比较短的谐振腔和低输出功率 或输出能量，例如，70MHz重复率下0.5W。只要激光谐振腔长度和脉冲能量二者增大，常 规可以达到的最短脉冲长度就基本上可以变长，并且可以仅获得300fs甚或500fs的脉 冲持续时间。在以下文献中描述了在特别高的功率下可获得的最短脉冲持续时间仅是 500fs 的这种激光装置的例子Calendron A. et al. ,"High powercw and mode-locked oscillators based on Yb:KYff multi-crystal resonators，，Optics Express, Vol. 16, No.23，IONovember 2008，pages 18839-18843。为了消除空气的影响，US2007/0223540 和 Plamer et al.， "Passivelymode-locked YbKLu(WO4)2thin-disk oscillator operated in the positive andnegative dispersion regime，，，Optics Letters, Vol. 33, No. 14,15July 2008, pages 1608-1610提出用不同于大气的气体代替空气或者使激光器至少与谐振腔的位于可抽空压 力容器中一些部分一起工作。这里，要使用的气体或气体混合物必须具有小于空气的非线 性折射率。使用氦被认为是特别合适的，因为其非线性折射率显著(>> 10倍)小于空气 的非线性折射率。现有技术提出的这些方案旨在与空气的值相比显著降低气体介质的非线性折射 率或者产生真空。使用氦的缺点在于复杂的技术处理，因为很难对氦进行密封)。而且，在 飞秒激光器的情况下，存在的缺点在于其工作点相对于脉冲长度而显著偏移(由于所述工 作点直接依赖于谐振腔内的自相位调制，从而在充氦激光器的情况下，其很大程度依赖于 气体介质的非线性折射率)。另一个备选方案是重新设计激光装置使得可以使用极高程度的耦合输出，从而可 以减小用于在谐振腔内提供耦合输出功率所需的功率或强度。结果，激光脉冲与气体介质 之间的相互作用被减小或者不再是麻烦的，使得大气条件下的工作变为可能。为了实现 例如，78%的耦合输出，激光器必须包括具有穿过激光介质的多条通路的装置，造成该装 置具有相当大的复杂度。而且，这样的装置的缺点在于在所有通路上激光介质中的色差 (aberration)是附加的，并且产生所安置的激光介质要求复杂地遵守制造公差。
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最小化激光脉冲与空气之间麻烦的非线性相互作用的第三个备选方案是在具有 比较短的激光脉冲(例如，短于500fs)的飞秒激光器的情况下，使激光器不是工作在所谓 的孤立子锁模工作范围内而是工作在正循环色散(positive cycle dispersion)的工作范 围内或啁啾脉冲模式下。这里，谐振腔内循环的脉冲可以被保持地明显更长(即，例如几皮 秒)，但是可以外部压缩到期望的飞秒脉冲长度。由于随后需要的脉冲外部压缩以及皮秒激 光器就不稳定性而言更难稳定的问题而更加复杂的装置在这里是不利的。而且，到目前为 止，实际获得的功率和脉冲长度并没有明显比在可比较的激光器中用孤立子锁模可以获得 的要好。因此，后面提出的两个方案基于更复杂或更昂贵的技术装置，并且原则上在可获 得功率方面还受到限制。使用抽空谐振腔区或具有不同于空气的非线性折射率n2的填充 气体所存在的问题是，在压力变化或与空气混合的情况下，会产生激光器工作点的偏移。确 切地讲，就鲁棒的长期工作而言，几乎无法实现相应的持久密封。此外，由于氦的原子重量， 正是现有技术中优选的氦才难以长期密封。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改善的超短脉冲激光系统和一种产生飞秒或皮秒 脉冲的方法。另一个目的是提供一种鲁棒性和工作参数的长期稳定性得到提高的激光系统。具体地讲，另一个目的是允许镱(Yb)飞秒激光器的鲁棒工作，该镱飞秒激光器在 单脉冲工作状态下具有小于300fs的脉冲长度、小于50MHz的脉冲重复率和超过1 μ J的脉 冲能量。另一个目的是增大用孤立子锁模仍可以操作这样的激光系统，而不出现双脉冲或 多脉冲状态的范围。这些目的分别由权利要求1和15或从属权利要求的主题来实现，或者进一步寻求方案。本发明涉及超短脉冲激光系统和用于在这样的激光系统(即，就它们的激光介质 和使用的组件、它们的装置和用于产生持续时间在几百皮秒到几十飞秒范围内的脉冲的特 征工作参数的进行了设计的激光装置中)产生飞秒或皮秒脉冲的对应方法。根据本发明的方案基于在超短脉冲激光系统中的激光谐振腔内提供充气单元 (通过其来引导束路径)的方法。该单元可以包括整个谐振腔或仅仅一个部分单元或多个 单个部分单元。因此，具体来讲，用于折叠光束路径(其当然限定了该区的主要部分)的 组件可以是充气单元的形式。根据本发明，该单元填充有单种气体或不同于空气构成的填 充气体混合物作为填充气体，充气单元的非线性折射率H2基本上对应于空气的非线性折射 率，并且填充气体具有小于空气的旋转拉曼效应。由于填充气体或充气单元的非线性折射率η2与大气条件中的非线性折射率基本 相同，因此可以防止由于少量进入空气而引起的工作点偏移，或者该偏移可以被减小到可 接受的程度。但是，根据本发明，还可以通过使折射率适应非大气填充气体的压力，将其调 整为空气的值，从而在这种情况下，压力变化或空气穿透将导致工作点的变化。但是，与现 有技术的方案相比，根据本发明，还可能使用气体和气体混合物，其具有高原子或分子重量，并且可以针对其容易地在技术上实现稳定的长期密封。根据本发明的方案基于下述发现通过减小旋转拉曼效应，可以避免或者至少减 小超短脉冲激光器工作的现有限制。通过使用也没有振动拉曼光谱带的气体实现了更显著 的减小。根据本发明的方法尤其适用于激光谐振腔内脉冲能量至少为1微焦和/或重复率 低于50MHz的飞秒激光器。由于使用了没有振动或旋转状态的单原子气体或分子，激光器中的气体介质不再 对实现超短脉冲激光谐振腔中的高峰值功率和峰值强度施加任何限制。例如对于惰性气体 就是这种情况，即，使用氩、氪、氙(它们的优点是与氦相比明显更容易处理而且与氦不同， 具有与空气的基本没有差别的非线性折射率)。因此，与氦相比，优点在于在压力变化或与 外部空气部分混合的情况下(在几经岁月后密封壳体的长时间工作中这是难以避免的)， 即使在技术设计优良的情况下，由于未变化的非线性折射率或与使用氦相比仅仅很小变化 的非线性折射率，工作点有望没有显著变化。激光装置中由于拉曼效应而导致的信号辐射增大可以被描述为(a)取决于材料 的拉曼增益系数、(b)泵浦辐射的强度、(c)信号辐射的强度和(d)相互作用长度的乘积。在光纤中，拉曼效应是已知的并且允许例如，拉曼激光器和孤立子自频移。拉曼效 应在激光器中是如此显著，因为同时可实现较小的光束半径和较长的相互作用时间。但是， 在光纤的情况下，与具有可能以低能量激励出的旋转状态的大多数分子气体(如，氮)相 反，原则上不存在固定离子的旋转状态。对于作为空气中占主导的气体的氮，例如，Henesian M. A. et al. ,"Stimulated rotational Raman scattering in nitrogen in long air paths，，，OpticsLetters, Vol. 10, No. 11，November 1985，pages 565-567 描述了下述值在 1053nm 泵浦波长，偏移 59,75和91cm-1时gR = 2. 5xlO_14m/W。经过粗略估计，对于氮的(“旋转”)拉曼增益系数 标陈是小于玻璃纤维中的拉曼增益系数4至5倍，但是频移小于5倍以上，从而最终，作为 对于氮的频移的函数的拉曼增益系数增加甚至大于对于玻璃纤维的增加。这表示空气或氮 中具有另外相同参数的小频移的拉曼效应大于玻璃纤维中的拉曼效应。没有旋转拉曼光谱带的合适气体是单原子气体，例如惰性气体或分子，其主旋转 惯量相同或大致相同，即，它们是球形陀螺(sphericalgyroscope)的形式。由于这些分子 的对称性，它们没有永久偶极矩，从而表现为没有旋转光谱。其示例是甲烷或六氟化硫。因此使用具有与空气相同或大致对应的非线性折射率但与空气相比减小的旋转 拉曼效应的气体或气体混合物。在激光谐振腔内的脉冲能量超过1微焦和/或激光重复率 低于50MHz时这尤其有利。作为备选方案的结果，根据本发明，除了使用氦或氖，还可使用其气体颗粒是原子 重量大于20原子质量单位的原子或分子的气体和气体混合物。如用于实现壳体或壳体部 的气密所需要的，0形圈或其他密封件的密封度大致与其中存在的气体颗粒的原子或分子 重量成比例。这就得到了下述优点用比较重的气体可以明显更容易更有利地从技术上实 现气密壳体，这是因为可以长时间确保密封性。气体颗粒的下述原子或分子重量可以起到 比较的作用氢He :4 ；甲烷CH4:16;
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氖Ne: 20;MN2 28 ；氧O2:32;氩 Ar: 40;氪Kr: 84;氙Xe: 131;六氟化硫SF6:146;四氯化碳CCl4 152.此外，可以使用的气体应当是化学惰性的，但是，对于提到的惰性气体和卤化物就 是这种情况。例如在 Nibbering Ε. T. J et al. , "Determination of the inertial contributionto the nonlinear refractive index of air, N2 and O2 by use of unfocusedhigh-intensity femtosecond laser pulses，，，JOSA B, Vol. 14, No. 3, Marchl997，pages 650-660中第658页上的表3中示出了非线性折射率η的具体值，这些 具体值适用于SOOnm的波长和120fs的脉冲长度。Ar1.4· l(T23m2/W旋转拉曼影响=ο
Xe8. 1 · l(T23m2/W旋转拉曼影响=0
SF61.6· l(T23m2/W旋转拉曼影响=0
N22. 3 · l(T23m2/W旋转拉曼影响=2. 3 · 10-28m2/J
O25. 1 · l(T23m2/W旋转拉曼影响=8. 5 · 10_28m7j
空气 2. 9 · l(T23m2/W旋转拉曼影响=3. 6 · 10_28m7j
对于1020-1070nm波长的值可能是有点低。根据上述列表，例如，根据本发明，可
以单独地或以气体混合物的形势使用下述气体作为超短脉冲激光系统的填充气体，能够将 气体与激光脉冲之间的拉曼相互作用降低到不同的程度(1) SF6 (没有旋转拉曼光谱带)(2) Ar/Xe混合物(没有旋转拉曼光谱带)(3)Ar/Xe混合物，具有使得n2与对于空气的相同的Xe部分和压力(没有旋转拉 曼光谱带)(4) Kr(没有旋转拉曼光谱带)，可选地具有合适的压力适应使得混合物的非线性 折射率n2对应于空气的非线性折射率(5)Ar/02 (与空气相比旋转拉曼效应减小)，02部分能够使得混合物的非线性折射 率H2对应于空气的非线性折射率(6)Ar/N2 (与空气相比旋转拉曼效应减小)(7)Ar、Kr或Xe与O2混合使得产生这样的混合物，其可以被吸入并且同时具有对 应于空气的非线性折射率n2根据本发明，通过在腔内峰值强度 5. . . 10Gff/cm2且谐振腔长度15的Yb:KYW飞 秒激光器中的实验测量来确认折衷填充气体的可用性及其效果。这里，可以观察到的是，由 于激光脉冲与气体介质空气之间的相互作用，期望的短脉冲无法超过具有同时期望的脉冲 能量的某个峰值强度。在这个背景下进行的观察与根据现有技术已知的通过使用氦来减小非线性折射率的要求并不一致。激光器中的泵浦功率增大时，孤立子锁模中的脉冲长度如预期那样变短，但是中 心波长从初始的 1040nm逐渐偏移达1045nm。如果超过了稳定的单个脉冲工作范围，即， 具有进一步增加的泵浦功率，则激光器工作在双脉冲或多脉冲模式下，并且具有明显更多 的功率，此外还具有再一次靠近1040nm的中心波长，S卩，波长跳回。在空气作为激光器中气 体介质的情况下，这些观察结果适用。另一方面，如果使用氩，则会产生不同的行为。这里，不再能观察到不稳定性或双 脉冲模式，并且激光器在期望的单脉冲模式下发射更高的功率和更短的脉冲。无法测量到 任何光谱偏移。对于使用氙的情况也可以得到相同的观察结果。
下面参照示图中示意性示出的可用示例仅以示例的方式更详细地描述或说明根 据本发明的超短脉冲激光系统和根据本发明的用于产生超短激光脉冲的方法。具体地，图1示出了根据本发明的超短脉冲激光系统的第一可用示例的示意图；图2示出了根据图1的空气填充实施方式的谐振腔中测得的平均功率；图3示出了根据本发明的超短脉冲激光系统的第一可用示例的谐振腔中测得的 平均功率；而图4示出了根据本发明的超短脉冲激光系统的第二可用示例的示意图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的用于产生飞秒或皮秒脉冲的超短脉冲激光系统的第一 可用示例的激光装置的示意图。这里，该激光装置具有至少一个泵浦源1，具体来讲是激光 二极管源，用于泵浦产生激光发射的放大激光介质4，通过作为耦入光学系统的一系列透镜 2和分色泵浦镜(dichroicpump mirror) 3引导泵浦光束路径。通过激光介质4下游的光学 输出耦合器5实现可用激光发射AS的耦出。在这个示例中，Yb:KYW用作激光介质4，放置 在具有多个曲面或平面谐振腔镜6的激光谐振腔内。在这些谐振腔镜当中，单个镜设置有 具有负群速度色散(GVD)的涂层。激光谐振腔还具有两个赫里欧镜7和可饱和吸收镜8作 为产生锁模的组件。在该超短脉冲激光系统中，整个结构或谐振腔内的仅仅一部分被填充了填充气 体，该填充气体包括不同于空气构成的单个气体或填充气体混合物，充气单元9的非线性 折射率n2大致对应于空气的非线性折射率，并且填充气体具有比空气低的旋转拉曼效应， 这是由例如原子气体，或者在分子气体的情况下当填充气体的分子的一部分(尤其是多于 一半)具有球形陀螺的特性时实现的。通过激光谐振腔内的该充气单元9来引导将要产生 的激光发射的光束路径。因此可以产生稳定单脉冲模式下的大于2GW/cm2 (尤其是大于5GW/ cm2)的激光谐振腔内峰值强度。填充气体可以存在于包括整个装置的密封容器中或者存在于仅用于单个组件的 较小容器中，或分单元地(section by section)存在。因此，例如，充气单元可以被设计为 气密赫里欧室(Herriot cell)。对于封装了整个装置的容器，如该示例所示，容器的光学界 面可以由输出耦合器5实现为光学窗。除了全气密设计，充气单元9还可以被设计为具有可调(具体来讲，可控)压力的压力容器。这里有利的是，在近似大气压下将填充气体引入到 激光器中。将激光谐振腔或其多个部分置于真空下所存在的技术缺点是，壳体处于相当大 的外部压力之下，变形和弯曲是不可避免的；例如，在Im2面积的情况下，产生了高达10吨 的负载。激光谐振腔的那些对倾斜敏感的组件通常会以功率损耗来对这种变形做出反应， 而功率损耗进一步取决于外部空气压力。根据应用，这要求通过调整谐振腔进行复杂的功 率调节，而通常情况下这是我们不期望看到的。因此，有利的是，最小化内部压力与外部压 力之间的差。使用压力平衡容器使得能够在空气压力变化的情况下保持内外压力差大致恒 定，从而可以避免或至少减小相应的负载。为了保持填充气体的构成不改变或允许在气体 损失的情况下进行更换，使用了气体压力室或贮气瓶和优选可控阀。该装置充当了填充气 体或其成分的存储器或存储组件，以补偿壳体的不可避免的泄漏率并且确保恒定的内部压 力。填充气体可以由单原子或分子气体组成，或者可以由不同气体的混合物组成，还 可以根据目的和进一步使用的气体来使用一定比例的空气。填充气体可以包括例如，至少 20%体积百分比(具体地，至少50%体积百分比)的无旋转拉曼光谱带或另外无振动拉曼 光谱带的气体。填充气体可以具体地由氩、氙、氪、甲烷、四氯化碳和/或六氟化硫作为唯一 气体而组成，或者可以将其作为气体混合物的一部分。为了减小充气或穿过密封件的挥发，填充气体可以排他地由原子量或分子量等于 或大于原子质量单位20倍的气体组成。描述的第一可用示例是飞秒激光器的形式，其以Yb:KYW或Yb:KGW作为激光介质 4，以980nm处30W的激光二极管作为泵浦源1，7. 5m长的谐振腔，即，20MHz的泵浦重复率， 6. 5%的耦合输出，和1040-1045nm中心波长下从250到300fs的脉冲长度。可饱和吸收镜 8用于开启锁模并且使之稳定。例如，这里使用了惰性气体而不是空气，作为非线性折射率 与空气的没有多大差别的原子气体，即，例如氩、氪或氙。激光器工作在孤立子锁模范围中， 并且包含具有500fs2负群速度色散的四个GTI激光折叠镜6。例如，与啁啾脉冲模式相比， 不需要外部脉冲压缩。与空气相比，利用填充气体，该激光器结构在稳定单脉冲模式下可以获得的功率 明显更高并且很容易达到高于3W，因为拉曼效应并不构成任何由频移引起的限制。现有技 术公开了另一些具体装置，它们描述了具有这样的参数的Yb:KYW或Yb:KGW激光器。如果可以通过控制单元来调节压力，就能获得进一步的开发，使得可以产生特定 的脉冲长度。这提供了一种具有可调脉冲长度和/或光谱宽度的激光装置，其中可以实现 这样的调整而无需改变泵浦功率(即以最佳功率)。期望的或设定的气体压力得到了激光 器工作中想要的飞秒或皮秒脉冲序列的脉冲长度，这可以通过针对调节的测量或计算来确 定。可以用大量材料作为激光介质4来实现根据本发明的超短脉冲激光系统，它们具 有共同的目标实现谐振腔中峰值功率为几gw/cm2的短激光脉冲。因此，例如，Yb:KYff, Yb:KGff, Yb:YAG, Yb:KLuff, Nd:YAG或Nd:钒酸盐是合适的，例如，用Yb:YAG可能产生大约 700fs或高达几皮秒的脉冲长度或通过Yb:KLuW、Nd:钒酸盐可以产生皮秒脉冲。图2示出了根据图1的空气填充实施方式的谐振腔中测得的平均功率。这种情况 下，该激光装置并不是根据本发明利用特定填充气体来工作，而是工作在大气条件下，即，填充了空气。图中示出了功率和泵浦电流的曲线，上升坡道(ascending ramp)和下降坡道 (descending ramp)均被示出。在这种情况下，增加泵浦电流时，可以在274fs处获得最短 的稳定脉冲，且平均功率为3. 1W。更高的电流会产生不期望的双稳态(bistability)，即， 激光器工作在单脉冲模式或双脉冲模式下，而不可能实现这里的外部调整或选择。在双脉 冲模式下，脉冲能量在两个脉冲之间划分，各脉冲都具有更长的脉冲长度。图3以相同方式示出了根据本发明的超短脉冲激光系统(即，根据本发明填充了 气体)的第一可用示例的谐振腔中测得的平均功率。由于使用了中性气体混合物(例如， 氩/氪或氩/空气混合物)，因此双稳态是不存在的，并且激光器以4. 38W的功率发射稳定 的220fs脉冲。谐振腔中的峰值功率是16. 6Mw,并且在1652 μ m2的模式面积下对于谐振腔 中激光模式的压缩的峰值强度是19. 6GW/cm2。图4中示出了根据本发明的超短脉冲激光系统的第二可用示例的示意图。激 光组件的布置对应于开头已经提及并且在Calendron A. et al. ,"High power cw and mode-locked oscillators based on Yb: KYff multi-crystalresonators，，，Optics Express, Vol. 16,No. 23，10，November 2008，pagesl8839_18843 中描述的激光系统，所述激 光系统此时并不工作在空气中，而是工作在氩或具有类似于空气的非线性折射率n2的另一 种合适气体中，由此生成了明显更短的脉冲。该激光装置此时使用波长为981nm且芯径为200 μ m的两个光纤耦合30W激光二 极管作为泵浦源1，它们通过透镜系统(未示出)和两个分色泵浦镜3’耦合到两个激光介 质4’。Yb:KYW晶体被用作激光介质4’的材料。激光谐振腔由一系列曲面和平面谐振腔镜 6和可饱和吸收镜8形成。可选地，可适用具有-500fs2负色散的两个Gires-Tournois干 涉仪镜10来进行色散校正。通过将镜11引入激光谐振腔中，得到了短对称谐振腔，然后可以使用反射率为 90%的输出耦合器5’从该谐振腔耦出激光发射AS。为了使长激光谐振腔能够在孤立子锁模状态下(即，没有镜11)工作，输出耦合器 5’具有85%的反射率。在由Gires-Tournois干涉仪镜10进行色散校正的情况下，光学输 出耦合器5，的反射率增加到99%，而添加了反射率为95%且色散为+250fs2的第二输出 華禹合器5”。例如，腔内脉冲能量大于1微焦的飞秒激光器可以充当根据本发明的其他可用示 例，而不是借助声光或电光脉冲输出耦合器而耦出百分之几，即，所谓的倾腔。这在以谐振 腔循环频率至少两倍的频率被耦出的。在倾腔的情况下，通常期望的是在激光谐振腔内获 得尽可能高的脉冲能量。因此，通常，不使用耦出，以实现激光谐振腔内功率的最大增长，从 而实现脉冲能量的最大增长，并且耦出最后仅由倾腔路线实现。由于分子气体中的拉曼效 应，如果期望短(如，飞秒)脉冲，从而峰值强度可以在谐振腔中超过几GW/cm2，则腔内脉 冲能量的最大化受到限制，或者仅在接受同时变大的脉冲时，激光谐振腔内的脉冲能量的 增加才是可能的，而这对于一些应用是不期望的。在使用了根据本发明的填充气体而不是 空气时，不存在这种限制。具体来讲，基于脉冲耦出原理的飞秒激光器尤其在下述情况下受 益谐振腔可以根据本发明在这样的填充气体中工作。
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权利要求
一种用于产生飞秒或皮秒脉冲的超短脉冲激光系统，该超短脉冲激光系统至少包括·放大激光介质(4)，其用于产生激光发射AS；·激光谐振腔，其具有至少一个谐振腔镜(6)和至少一个充气单元(9)；以及·泵浦源(1)，其特别是激光二极管源，用于对所述激光介质(4，4’)进行泵浦，其特别具有所述激光谐振腔内的至少1微焦的脉冲能量和/或低于50MHz的重复率，其中，所述充气单元(9)充有填充气体，所述填充气体包括单种气体或不同于空气的构成的填充气体混合物， 所述充气单元的非线性折射率n2基本上对应于空气的非线性折射率，并且 所述填充气体具有较之空气更小的旋转拉曼效应。
2.根据权利要求1所述的超短脉冲激光系统，其中，所述填充气体包括至少20%体积 百分比，特别是至少50%体积百分比，的没有旋转拉曼光谱带的气体。
3.根据权利要求2所述的超短脉冲激光系统，其中，所述填充气体没有振动拉曼光谱带。
4.根据以上权利要求中任意一项所述的超短脉冲激光系统，其中，所述填充气体排他 地由原子量或分子量等于或大于原子质量单位20倍的气体组成。
5.根据以上权利要求中任意一项所述的超短脉冲激光系统，其中，所述填充气体包括 氩、氙、氪、甲烷、四氯化碳或六氟化硫。
6.根据以上权利要求中任意一项所述的超短脉冲激光系统，其中，所述填充气体的多 于一半的分子具有球形陀螺的特性。
7.根据以上权利要求中任意一项所述的超短脉冲激光系统，其中，所述充气单元(9) 的形式为具有可调，特别是可控，压力的压力容器。
8.根据权利要求7所述的超短脉冲激光系统，其中，可以通过控制单元来调节所述压 力，使得可以产生预定的脉冲长度。
9.根据权利要求7或8所述的超短脉冲激光系统，该超短脉冲激光系统包括针对所述 填充气体或其成分的存储组件。
10.根据以上权利要求中任意一项所述的超短脉冲激光系统，其中，所述充气单元的形 式为赫里欧室。
11.根据以上权利要求中任意一项所述的超短脉冲激光系统，该超短脉冲激光系统包 括用于产生锁模的组件，特别是可饱和吸收镜(8)。
12.根据以上权利要求中任意一项所述的超短脉冲激光系统，其中，所述激光介质(4， 4 ’ )包括 Yb KYW、Yb KGW、Yb YAG、Yb KLuff, Nd YAG 或 Nd 钒酸盐。
13.根据以上权利要求中任意一项所述的超短脉冲激光系统，其中，可以产生大于 2GW/cm2，特别是大于5GW/cm2，的所述激光谐振腔内的峰值强度。
14.根据以上权利要求中任意一项所述的超短脉冲激光系统，该超短脉冲激光系统包 括位于所述激光谐振腔中的电光或声光脉冲输出耦合器组件。
15.一种用于在超短脉冲激光系统中产生飞秒或皮秒脉冲的方法，该超短脉冲激光系 统至少包括 放大激光介质(4)，其用于产生激光发射AS ； 激光谐振腔，其具有至少一个谐振腔镜(6)；以及 泵浦源(1)，其特别是激光二极管源，用于对所述激光介质(4，4’ )进行泵浦，并且 引导要产生的所述激光发射AS的光束路径穿过所述激光谐振腔内的充气部(9)，特别 具有所述激光谐振腔内的1微焦的脉冲能量和/或低于50MHz的重复率，其中，所述充气单元(9)充有填充气体，所述填充气体包括单种气体或不同于空气的 构成的填充气体混合物，-所述充气单元的非线性折射率H2基本上对应于空气的非线性折射率，并且 -所述填充气体具有较之空气更小的旋转拉曼效应。
全文摘要
本发明提供了一种超短脉冲激光系统和产生飞秒或皮秒脉冲的方法。该超短脉冲激光系统包括用于产生激光发射(AS)的放大激光介质(4)、具有至少一个谐振腔镜(3、5、6、7、8)的激光谐振腔以及泵浦源(1)，该系统包括具有填充气体的充气部(9)，后者填充了单种气体或者不同于空气构成的填充气体混合物，所述填充气体的非线性折射率n2基本上对应于空气的非线性折射率，并且具有较之空气更小的旋转拉曼效应。
文档编号H01S3/098GK101902010SQ20101018873
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月25日 优先权日2009年5月26日
发明者丹尼尔·科普夫 申请人:高Q技术有限公司;丹尼尔·科普夫