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多光子显微镜设计实用指南(6)

发布时间:2022-04-28 14:12:43 浏览量:2224 作者:LY.Young 光学前沿

摘要

市场上已经有许多供应商能够生产已包含一站式光纤耦合激光泵浦源的模组(Apollo Instruments,IPG, QPC Lasers, nLight等)。一般来讲,泵浦激光要占整个KGW振荡器成本的三分之一到二分之一。许多的商业的泵浦激光宣称中心波长为976nm,带宽2-5nm。Yb:KGW在981nm附近有很窄的吸收线,如果让泵浦激光的工作温度在它的标称温度的上限,可以发射出981nm的激光,从而极大的提升振荡器的性能。本文的示例振荡器为25W光纤耦合模组(纤芯直径200um)发射980nm激光(F25-980-2, Apollo Instruments, Inc.,Irvine, California, USA)。如图5所示,光纤被2个焦距为40mm的单透镜(L1和L2)以1:1的放大倍率成像到晶体里,从而确定了泵浦和激光的模式体积。镜片的安装和光纤耦合可以用商业光机元件获得更好的像差控制和耦合效果,也可以通过自己小心设计可以满足使用要求的结构来降低成本。

正文


多光子显微镜设计实用指南(6)

3.2b泵浦

 市场上已经有许多供应商能够生产已包含一站式光纤耦合激光泵浦源的模组(Apollo Instruments,IPG, QPC Lasers, nLight等)。一般来讲,泵浦激光要占整个KGW振荡器成本的三分之一到二分之一。许多的商业的泵浦激光宣称中心波长为976nm,带宽2-5nm。Yb:KGW在981nm附近有很窄的吸收线,如果让泵浦激光的工作温度在它的标称温度的上限,可以发射出981nm的激光,从而极大的提升振荡器的性能。本文的示例振荡器为25W光纤耦合模组(纤芯直径200um)发射980nm激光(F25-980-2, Apollo Instruments, Inc.,Irvine, California, USA)。如图5所示,光纤被2个焦距为40mm的单透镜(L1和L2)以1:1的放大倍率成像到晶体里,从而确定了泵浦和激光的模式体积。镜片的安装和光纤耦合可以用商业光机元件获得更好的像差控制和耦合效果,也可以通过自己小心设计可以满足使用要求的结构来降低成本。



3.2c腔内元件

泵浦激光从一个二向色镜M2(980nm透射率98%,激光波长1040nm反射率99.9%)进入振荡器的激光谐振腔。反射镜M1和M3为高反射率(≥99.98%,Layertec GmbH, Mellingen, Germany)曲面反射镜,曲率半径500mm。


色散补偿由激光在一对Gires-Tournois干涉(GTI)反射镜(Layertec)之间反射4次实现,每次反射约1300fs。早期的KGW/KYW激光设计,使用棱镜对在腔内做色散补偿,通过改变棱镜的插入距离,可以改变输出激光的中心波长或带宽。在过去的几年里,GTI成为色散补偿的主流选择,因为它紧凑且容易装配。尽管已经有许多理论依据(通过负群延迟色散抵消增益介质里的自相位调制,产生一个可支持稳定模式锁定的色散范围)指导如何构建一个稳定的锁模腔,在构建用于特定实际应用的振荡器的时候,还是需要用到反复试错法,特别是使用离散值GTI反射镜的时候。我们需要逐渐增加负色散,直到获得稳定的锁模激光输出。作者发现,每个GTI反射两次(一个腔内往返周期为8次反射)可以产生稳定的锁模腔,且装配简单。


被动锁模可通过激光束被一个高反射率曲面镜M4(r=1000mm, Layertec)聚焦到作为末端反射镜的半导体可饱和吸收镜上(SESAM, SAM-1040-2-25.4g; Batop GmbH, Jena, Germany,半导体可饱和吸收镜的调制深度(或非线性反射率的最大变化率)是1.2%)实现。生成超短脉冲序列通常更倾向于被动锁模技术,因为被动锁模比主动锁模更容易集成进激光谐振腔。半导体可饱和吸收镜由位于GaAs 等半导体晶片上的布拉格反射镜组成,并被吸收层覆盖。脉冲由连续波激光中支持的多种激光模式的锁相产生。吸收层在高强度下饱和(即,多个激光模式在吸收层同相),因此优先允许大部分腔能量通过吸收层到达反射镜,在那里它被反射回激光谐振腔。


DOI:https://doi.org/10.1364/AOP.7.000276


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