由于飞秒激光脉冲持续时间短,飞秒激光器在许多应用中变得无处不在,不仅适用于那些需要高峰值功率来触发非线性光学响应的应用,如3D微制造或外科应用,还适用于基于光学频率梳(OFCs)的计量学和创新光谱测量应用。
飞秒激光振荡器有三种不同的实现方式,分别依赖于自由空间光学、光纤或集成光学,每种方式都有自己的优点和局限性。在这三种方法中,自由空间光学提供了很大的设计自由度,例如腔模尺寸的控制以及在功率缩放和信噪比(SNR)方面的领先性能。然而,它是以固有的有限小型化能力和可制造性为代价的。
为了解决这些问题,洛桑联邦理工学院探索了一个手掌大小的全玻璃飞秒激光GHz振荡腔的新概念,该振荡腔利用飞秒激光处理方法。其中,激光腔的部件被放置在预成型的玻璃基板中,然后使用飞秒激光-物质相互作用而非典型的机械相互作用进行对准。
研究人员表示,由于玻璃的热膨胀比传统基板低,是一种稳定的材料,因此他们选择了玻璃作为衬底,并使用商用飞秒激光器在玻璃上蚀刻出特殊的凹槽,以便精确放置激光器的基本组件。即使在微米级的精密制造中,凹槽和部件本身也不够精确,无法达到激光质量的对准。换句话说,反射镜还没有完全对准,因此在这个阶段,他们的玻璃装置还不能作为激光器使用。
于是,研究人员进一步设计蚀刻,使一个镜子位于一个带有微机械弯曲的凹槽中,凹槽在飞秒激光照射时局部可扭动镜子。通过这种方式对准镜子后,他们最终创造出稳定的、小规模的飞秒激光器。
尽管尺寸很小,但该激光器的峰值功率约为1 kW,发射脉冲的时间不到200 fs,这个时间短到光都无法穿过人类的头发。
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