钛蓝宝石飞秒激光器工作原理

掺钛蓝宝石激光器是一种固态激光介质，可以在比较宽的近红外(NIR)波长范围中进行可调谐激光操作。由于在光谱的绿色和蓝色区域具备宽的吸收带，激光过程中产生的能量可由标准连续波氩离子激光器或532nm高功率二极管泵浦持续固体激光器提供。通过选择适合自己的光学器件，锁模钛宝石激光器能够覆盖690nm-1080nm的波长范围，脉冲宽度小于10fs。

在CW连续激光泵浦源影响下，选用克尔透镜锁模(KLM)机制，使一定排序方式的固态钛宝石激光器产生连续的飞秒脉冲序列。KLM机制将扩束效应和光阑效应融为一体，导致激光所产生的光脉冲的延续时间尽可能短。自聚焦效应导致腔模的空间强度遍布发生微小变化，主要取决于激光器(钛宝石晶体本身)活性介质中光脉冲的瞬时功率。并且，通过仔细匹配腔模的空间重叠和有源介质中泵浦光的焦点区域(“软孔径KLM”)，并另外引入挨近腔体的一个端镜的腔内孔径(‘硬孔径KLM’)，可以产生功率有关的腔损耗。

　　由于非共振克尔非线性的准瞬时响应，而钛宝石的增益弛豫时间较低，循环激光脉冲每次借助活性介质时都会存在快速调制。这造成了有效的被动锁模操作，结合200nm宽的钛蓝宝石材料增益谱，支持形成延续时间小于10fs的脉冲。脉冲宽度的精确值关键在于腔内自相位调制和腔内负群延迟色散之间的临界相互作用。

鉴于钛宝石激光介质在可见光的蓝、绿部分具备比较宽的吸收带，所以可以用多种光源进行光泵浦，包括连续氩离子激光器、高功率脉冲和连续绿光DPSS激光器及其激光二极管。确保钛宝石泵浦激光器的输出光束质量至关重要：其横模必须尽可能接近TEM00。

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