CN117498134A - 一种飞秒涡旋激光的产生装置及产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞秒涡旋激光的产生装置及产生方法。产生装置包括泵浦源和Z型谐振腔，Z型谐振腔包括平面双色镜、激光晶体、至少一个平面反射镜、至少一个凹面反射镜、半导体可饱和吸收镜和平面输出镜；泵浦源用于输出泵浦光，泵浦光经过平面双色镜透射后入射至激光晶体，激发产生的激光在Z型谐振腔内单次振荡时两次经过激光晶体，且激光两次经过激光晶体时均与泵浦光的光轴具有预设夹角，在Z型谐振腔内同时产生HG₀₁模式和HG₁₀模式，调整Z型谐振腔的腔长以使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光；涡旋激光经过半导体可饱和吸收镜锁模，输出飞秒涡旋激光。本发明结构简单，不需要添加额外组件。

Description

一种飞秒涡旋激光的产生装置及产生方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种飞秒涡旋激光的产生装置及产生方法。

背景技术

涡旋激光(Laguerre-Gaussian beams，LG)在波前具有相位奇点，表现出甜甜圈形状的强度分布。飞秒涡旋激光被广泛应用于材料加工、光通信、光镊、超分辨显微镜、荧光显微镜等领域。

飞秒涡旋激光具有较宽的频谱带宽。为了产生超快光涡旋，所有的光谱分量都需要很好地嵌入它们的相位奇点。传统的利用螺旋相位板和全息图产生飞秒旋涡的方法需要引入校正元件来补偿由超短光脉冲带来的宽频带引起的拓扑电荷色散。离轴泵浦技术，是利用泵浦光与激光传播方向不共轴，在腔内直接产生HG模式，再通过柱面透镜把HG模转换成LG模式，这需要额外的组件，可能会增加群延迟色散到第二脉冲中，并增加了激光系统的复杂性。

现有技术中在腔内直接产生飞秒激光的方法有三种：(1)利用特殊设计的腔镜，如腔内光斑缺陷镜片；(2)利用特殊设计的环形泵浦光束，选择性激发不同拓扑荷数的涡旋激光；(3)利用激光晶体的热透镜效应，通过高功率泵浦获得涡旋激光。方法(1)和方法(2)需要在激光系统中附加专门设计的组件，而方法(3)需要高功率泵浦获得强热透镜效应。

发明内容

本发明实施例提供了一种飞秒涡旋激光的产生装置及产生方法，该产生装置利用双离轴泵浦技术，通过改变Z型谐振腔的腔长改变HG₀₁模式和HG₁₀模式之间的古依相位，使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光，通过半导体可饱和吸收镜锁模，输出飞秒涡旋激光。结构简单，不需要较高的泵浦功率，不需要添加额外组件，减少其他器件带来的色散。

根据本发明的一方面，提供了一种飞秒涡旋激光的产生装置，包括：

泵浦源和Z型谐振腔，所述Z型谐振腔包括平面双色镜、激光晶体、至少一个平面反射镜、至少一个凹面反射镜、半导体可饱和吸收镜和平面输出镜，所述激光晶体位于所述平面双色镜和所述平面反射镜之间；

所述泵浦源用于输出泵浦光，所述泵浦光经过所述平面双色镜透射后入射至所述激光晶体，激发产生的激光在所述Z型谐振腔内单次振荡时两次经过所述激光晶体，且所述激光两次经过所述激光晶体时均与所述泵浦光的光轴具有预设夹角，在所述Z型谐振腔内同时产生HG₀₁模式和HG₁₀模式，调整所述Z型谐振腔的腔长以使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光；

所述涡旋激光经过所述半导体可饱和吸收镜锁模，输出飞秒涡旋激光。

可选地，还包括泵浦光调节模块，所述泵浦光调节模块位于所述泵浦源和所述平面双色镜之间，所述泵浦光调节模块用于将所述泵浦光会聚至所述激光晶体。

可选地，所述泵浦光调节模块包括准直透镜组和聚焦透镜组，所述准直透镜组和所述聚焦透镜组均包括至少一片正透镜，所述准直透镜组用于将所述泵浦光准直后传输至所述聚焦透镜组，所述聚焦透镜组用于将准直后的所述泵浦光会聚至所述激光晶体。

可选地，所述准直透镜组和所述聚焦透镜组的透镜表面均镀有对应所述泵浦光的中心波长的增透膜。

可选地，所述Z型谐振腔包括一个平面反射镜、第一凹面反射镜、第二凹面反射镜和第三凹面反射镜，所述半导体可饱和吸收镜和所述平面输出镜位于所述Z型谐振腔的两端，所述Z型谐振腔内的激光单次振荡的过程为：

所述半导体可饱和吸收镜反射的激光，经过所述第一凹面反射镜反射、所述平面反射镜反射后入射至所述激光晶体，经过所述激光晶体透射后入射至所述平面双色镜反射，再次入射至所述激光晶体，经过所述激光晶体透射后依次经过所述第二凹面反射镜反射、所述第三凹面反射镜反射至所述平面输出镜；或者

所述平面输出镜反射的激光，经过所述第三凹面反射镜反射、所述第二凹面反射镜反射后入射至所述激光晶体，经过所述激光晶体透射后入射至所述平面双色镜反射，再次入射至所述激光晶体，经过所述激光晶体透射后依次经过所述平面反射镜反射、所述第一凹面反射镜反射至所述半导体可饱和吸收镜。

可选地，调整所述半导体可饱和吸收镜和所述第一凹面反射镜的距离，或者调整所述平面输出镜与所述第三凹面反射镜的距离，以调整所述Z型谐振腔的腔长。

可选地，所述预设夹角大于或等于2°，小于或等于5°。

可选地，所述激光晶体的入射面和出射面均镀有对应所述泵浦光和所述激光的增透膜；

所述激光晶体掺杂有钕离子、镱离子、铒离子、铥离子、钬离子中的至少一种。

可选地，HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光时，HG₀₁模式和HG₁₀模式的相位差为的奇数倍。

根据本发明的另一方面，提供了一种飞秒涡旋激光的产生方法，包括：

泵浦源输出泵浦光，所述泵浦光经过平面双色镜透射后入射至激光晶体；

激光晶体吸收所述泵浦光，激发产生的激光在所述Z型谐振腔内振荡，其中单次振荡时两次经过所述激光晶体，且所述激光两次经过所述激光晶体时均与所述泵浦光的光轴具有预设夹角；

所述激光在所述Z型谐振腔内同时产生HG₀₁模式和HG₁₀模式，调整所述Z型谐振腔的腔长以使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光；

所述涡旋激光经过半导体可饱和吸收镜锁模，输出飞秒涡旋激光。

本发明实施例提供的一种飞秒涡旋激光的产生装置及产生方法，泵浦源输出的泵浦光经激光晶体吸收后激发产生的激光在Z型谐振腔内振荡，振荡经过激光晶体时与泵浦光的光轴具有预设夹角，产生双离轴泵浦，离轴泵浦减少光学元件的损伤和热效应，提高激光器的稳定性和寿命。通过改变Z型谐振腔的腔长改变HG₀₁模式和HG₁₀模式之间的古依相位，使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光，通过半导体可饱和吸收镜锁模，输出飞秒涡旋激光。结构简单，不需要添加额外组件，直接在谐振腔内产生飞秒涡旋激光，减少其他器件带来的色散。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种飞秒涡旋激光的产生装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种飞秒涡旋激光的产生方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种飞秒涡旋激光的产生装置的结构示意图，参考图1，飞秒涡旋激光的产生装置包括泵浦源1和Z型谐振腔12，Z型谐振腔12包括平面双色镜4、激光晶体5、至少一个平面反射镜10、至少一个凹面反射镜、半导体可饱和吸收镜9和平面输出镜7，激光晶体5位于平面双色镜4和平面反射镜10之间。其中，泵浦源1输出泵浦光，泵浦光经过平面双色镜4透射后入射至激光晶体5，激发产生的激光在Z型谐振腔12内单次振荡时两次经过激光晶体5，且激光两次经过激光晶体5时均与泵浦光的光轴具有预设夹角θ，在Z型谐振腔12内同时产生HG₀₁模式和HG₁₀模式，调整Z型谐振腔12的腔长以使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光；涡旋激光经过半导体可饱和吸收镜9锁模，形成飞秒涡旋激光，并从平面输出镜7输出。

示例性地，泵浦源1对激光工作物质进行激励，将激活粒子从基态抽运到高能级，以实现粒子数反转，用以产生高功率，高稳定性的泵浦激光。激光晶体5可吸收泵浦源产生的泵浦激光，并通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的具有高度平行性和单色性激光。Z型谐振腔12对光进行放大，激光晶体5产生的激光经平面反射镜和凹面反射镜的反射不断产生振荡，增加了反射次数，同时减少激光的损耗。半导体可饱和吸收镜9由反射层与半导体可饱和吸收体组成，反射层由多层膜结构组成，反射层的高反射率保证激光可以被反射回来，形成光学腔，可以锁定激光器的频率。半导体的吸收有两个特征弛豫时间，带内热平衡弛豫时间和带间跃迁弛豫时间，半导体可饱和吸收镜9锁模过程中，响应时间较长的带间跃迁提供了锁模的自启动机制，响应时间很短的带内热平衡可以有效压缩脉宽、维持锁模。

本发明实施例提供的飞秒涡旋激光的产生装置，泵浦源1输出的泵浦光经激光晶体5吸收后激发产生的激光在Z型谐振腔内12振荡，单次振荡过程中两次经过激光晶体5时与泵浦光的光轴均具有预设夹角θ，产生双离轴泵浦，离轴泵浦减少光学元件的损伤和热效应，提高激光器的稳定性和寿命。通过改变Z型谐振腔12的腔长改变HG₀₁模式和HG₁₀模式之间的古依相位，使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光，通过半导体可饱和吸收镜9锁模，输出飞秒涡旋激光。结构简单，不需要添加额外组件，直接在谐振腔内产生飞秒涡旋激光，减少其他器件带来的色散。

示例性地，产生装置的平面反射镜和凹面反射镜的个数可以根据需求自定义设置，本发明实施例对此不作限制。平面双色镜4靠近泵浦源1的一面可镀有对应泵浦光的增透膜，远离泵浦源1的一面可镀有对应激光的增反膜。泵浦源的种类可以根据需求自定义设置，本发明实施例对此不作限制。示例性地，泵浦源可以为产生波长为880nm的激光的半导体激光器，半导体激光器的输出光纤芯径为200μm，数值孔径NA为0.22。

示例性地，产生装置还包括泵浦光调节模块13，泵浦光调节模块13位于泵浦源1和平面双色镜4之间，泵浦光调节模块13用于将泵浦光会聚至激光晶体5。泵浦光调节模块13可以根据需求自定义设置，本发明实施例对此不作限制。

示例性地，泵浦光调节模块13包括准直透镜组2和聚焦透镜组3，准直透镜组2和聚焦透镜组3均包括至少一片正透镜，准直透镜组2用于将泵浦光准直后传输至聚焦透镜组3，聚焦透镜组3用于将准直后的泵浦光会聚至激光晶体5。

可选地，准直透镜组2和聚焦透镜组3的数量，种类，尺寸可以根据需求自定义设置，本发明实施例对此不作限制。示例性的，本实施例中示出准直透镜组2包括一片准直透镜，聚焦透镜组3包括一片聚焦透镜，准直透镜可以为平凸镜，聚焦透镜可以为平凸镜。

示例性地，准直透镜组2和聚焦透镜组3的透镜表面均镀有对应泵浦光的中心波长的增透膜。增透膜增加镜片的透光性能，使更多的泵浦光可以透过准直透镜组2和聚焦透镜组3，减少泵浦源的能量损耗，提高产生装置的效率。

示例性地，Z型谐振腔12包括一个平面反射镜10、第一凹面反射镜8、第二凹面反射镜11和第三凹面反射镜6，半导体可饱和吸收镜9和平面输出镜7位于Z型谐振腔12的两端。泵浦源1产生泵浦光，光纤输出的泵浦光经过准直透镜准直，聚焦透镜聚焦泵浦光后入射平面双色镜4，经平面双色镜4透射后入射激光晶体5，激光晶体5通过谐振腔产生激光，具体激光的波长可以为1000nm～3000nm，激光入射Z型谐振腔12振荡形成飞秒涡旋激光。

示例性地，Z型谐振腔12内的激光单次振荡的过程为：半导体可饱和吸收镜9反射的激光，经过第一凹面反射镜8反射、平面反射镜10反射后入射至激光晶体5，经过激光晶体5透射后入射至平面双色镜4反射，再次入射至激光晶体5，经过激光晶体5透射后依次经过第二凹面反射镜11反射、第三凹面反射镜6反射至平面输出镜7；或者平面输出镜7反射的激光，经过第三凹面反射镜6反射、第二凹面反射镜11反射后入射至激光晶体5，经过激光晶体5透射后入射至平面双色镜4反射，再次入射至激光晶体5，经过激光晶体5透射后依次经过平面反射镜10反射、第一凹面反射镜8反射至半导体可饱和吸收镜9。

具体地，泵浦源1为光纤耦合输出的半导体激光器，中心波长为878nm，耦合光纤芯径为200μm，数值孔径NA为0.22。准直透镜的焦距为25mm，聚焦透镜的焦距为100mm，准直透镜和聚焦透镜的增透膜为对泵浦源中心波长透过率大于99％的增透膜。在某一实施例中，激光晶体5为掺杂浓度为8at.％的Nd:YVO4晶体，双面均镀有对波长878nm及1064nm激光的增透膜。平面双色镜4靠近泵浦源1的一面镀有对波长878nm激光的增透膜，远离泵浦源1的一面镀有对波长1064nm激光反射率大于99.5％的增反膜。平面反射镜10、第一凹面反射镜8、第二凹面反射镜11、第三凹面反射镜6均镀有对波长1064nm的激光反射率大于99.5％的增反膜。半导体可饱和吸收镜9的调制深度为3％，弛豫时间小于5ps。预设夹角为3°。

示例性地，调整半导体可饱和吸收镜9和第一凹面反射镜8的距离，或者调整平面输出镜7与第三凹面反射镜6的距离，以调整Z型谐振腔12的腔长。激光非法线入射第一凹面反射镜8，在矢状面和切向面分别产生不同谐振腔内ABCD矩阵Mt和Ms，通过将每个光学元件的ABCD矩阵与谐振腔的腔长相乘可以得到Mt和Ms。

其中，第一凹面反射镜8切向面上的ABCD矩阵为：

矢状面上的ABCD矩阵为：

切向面和矢状面的焦距分别为：

f_T＝R cos(α)/2,f_s＝R/2cos(α)。

其中，R为第一凹面反射镜8的曲率半径，α为激光入射第一凹面反射镜8的角度。因此，不同HG_nm模式的相位可以由谐振腔内ABCD矩阵确定，表示为：

矢状面和切向面HG_nm(n+m＝1)模式的相位差可以表示为：

Δφ＝|φ_T-φ_S|，

调整半导体可饱和吸收镜9和第一凹面反射镜8的距离可以调整Z型谐振腔12的腔长，使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光。同理，调整平面输出镜7与第三凹面反射镜6的距离，可以调整Z型谐振腔12的腔长，使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光。

示例性地，预设夹角θ大于或等于2°，小于或等于5°。

示例性地，激光晶体5的入射面和出射面均镀有对应泵浦光和激光的增透膜；激光晶体5掺杂有钕离子、镱离子、铒离子、铥离子、钬离子中的至少一种。激光晶体5掺杂不同的稀土离子，可以产生不同波长的激光。

示例性地，HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光时，HG₀₁模式和HG₁₀模式的相位差为的奇数倍。激光振荡经过激光晶体5时与泵浦光的光轴具有预设夹角θ，导致HG模式阈值最低，优先振荡出来。激光单次振荡经过两次激光晶体5，并都与泵浦光具有预设夹角θ，这会导致Z型谐振腔12内同时存在HG₀₁和HG₁₀模式，由于LG₀₁₊模式可以分解为具有/>相位差的HG₀₁和HG₁₀模式，LG_01-模式可以分解为具有/>相位差的HG₀₁和HG₁₀模式，HG₀₁模式和HG₁₀模式的相位差为/>的奇数倍时，合成LG₀₁模式的涡旋激光。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种飞秒涡旋激光的产生方法，具体的，图2为本发明实施例提供的一种飞秒涡旋激光的产生方法流程图，参考图2，飞秒涡旋激光的产生方法包括：

S110、泵浦源输出泵浦光，泵浦光经过平面双色镜透射后入射至激光晶体。

其中，平面双色镜4对一定波长的光(泵浦光)几乎完全透过，而对另一些波长的光(Z型谐振腔产生的激光)几乎完全反射。

S120、激光晶体吸收泵浦光，激发产生的激光在Z型谐振腔内振荡，其中单次振荡时两次经过激光晶体，且激光两次经过激光晶体时均与泵浦光的光轴具有预设夹角。

其中，激光经过激光晶体5时与泵浦光的光轴有预设夹角，产生离轴泵浦，可以减少光学元件的损伤和热效应，提高激光器的稳定性和寿命。激光两次经过激光晶体5时均产生离轴泵浦，因此产生双离轴泵浦，会在激光腔内同时产生HG₀₁模式和HG₁₀模式。

S130、激光在Z型谐振腔内同时产生HG₀₁模式和HG₁₀模式，调整Z型谐振腔的腔长以使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光。

其中，涡旋激光为光场呈现旋转的相位结构的激光，涡旋激光减少光束的散焦和衍射，提高光束质量，不需要较高的泵浦功率。

S140、涡旋激光经过半导体可饱和吸收镜锁模，输出飞秒涡旋激光。

其中，半导体可饱和吸收镜9用以锁模产生飞秒激光，激光在Z型谐振腔12中振荡，形成飞秒涡旋激光，并从平面输出镜7输出。

本发明实施例提供的技术方案，泵浦源1输出的泵浦光经激光晶体5吸收后激发产生的激光在Z型谐振腔内12振荡，单次振荡过程中两次经过激光晶体5时与泵浦光的光轴均具有预设夹角θ，产生双离轴泵浦，离轴泵浦减少光学元件的损伤和热效应，提高激光器的稳定性和寿命。通过改变Z型谐振腔12的腔长改变HG₀₁模式和HG₁₀模式之间的古依相位，使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光，通过半导体可饱和吸收镜9锁模，输出飞秒涡旋激光。结构简单，不需要添加额外组件，不需要较高的泵浦功率，直接在谐振腔内产生飞秒涡旋激光，减少其他器件带来的色散。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种飞秒涡旋激光的产生装置，其特征在于，包括泵浦源和Z型谐振腔，所述Z型谐振腔包括平面双色镜、激光晶体、至少一个平面反射镜、至少一个凹面反射镜、半导体可饱和吸收镜和平面输出镜，所述激光晶体位于所述平面双色镜和所述平面反射镜之间；

所述泵浦源用于输出泵浦光，所述泵浦光经过所述平面双色镜透射后入射至所述激光晶体，激发产生的激光在所述Z型谐振腔内单次振荡时两次经过所述激光晶体，且所述激光两次经过所述激光晶体时均与所述泵浦光的光轴具有预设夹角，在所述Z型谐振腔内同时产生HG₀₁模式和HG₁₀模式，调整所述Z型谐振腔的腔长以使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光；

所述涡旋激光经过所述半导体可饱和吸收镜锁模，输出飞秒涡旋激光。

2.根据权利要求1所述的飞秒涡旋激光的产生装置，其特征在于，还包括泵浦光调节模块，所述泵浦光调节模块位于所述泵浦源和所述平面双色镜之间，所述泵浦光调节模块用于将所述泵浦光会聚至所述激光晶体。

3.根据权利要求2所述的飞秒涡旋激光的产生装置，其特征在于，所述泵浦光调节模块包括准直透镜组和聚焦透镜组，所述准直透镜组和所述聚焦透镜组均包括至少一片正透镜，所述准直透镜组用于将所述泵浦光准直后传输至所述聚焦透镜组，所述聚焦透镜组用于将准直后的所述泵浦光会聚至所述激光晶体。

4.根据权利要求3所述的飞秒涡旋激光的产生装置，其特征在于，所述准直透镜组和所述聚焦透镜组的透镜表面均镀有对应所述泵浦光的中心波长的增透膜。

5.根据权利要求1所述的飞秒涡旋激光的产生装置，其特征在于，所述Z型谐振腔包括一个平面反射镜、第一凹面反射镜、第二凹面反射镜和第三凹面反射镜，所述半导体可饱和吸收镜和所述平面输出镜位于所述Z型谐振腔的两端，所述Z型谐振腔内的激光单次振荡的过程为：

所述半导体可饱和吸收镜反射的激光，经过所述第一凹面反射镜反射、所述平面反射镜反射后入射至所述激光晶体，经过所述激光晶体透射后入射至所述平面双色镜反射，再次入射至所述激光晶体，经过所述激光晶体透射后依次经过所述第二凹面反射镜反射、所述第三凹面反射镜反射至所述平面输出镜；或者

所述平面输出镜反射的激光，经过所述第三凹面反射镜反射、所述第二凹面反射镜反射后入射至所述激光晶体，经过所述激光晶体透射后入射至所述平面双色镜反射，再次入射至所述激光晶体，经过所述激光晶体透射后依次经过所述平面反射镜反射、所述第一凹面反射镜反射至所述半导体可饱和吸收镜。

6.根据权利要求5所述的飞秒涡旋激光的产生装置，其特征在于，调整所述半导体可饱和吸收镜和所述第一凹面反射镜的距离，或者调整所述平面输出镜与所述第三凹面反射镜的距离，以调整所述Z型谐振腔的腔长。

7.根据权利要求1所述的飞秒涡旋激光的产生装置，其特征在于，所述预设夹角大于或等于2°，小于或等于5°。

8.根据权利要求1所述的飞秒涡旋激光的产生装置，其特征在于，所述激光晶体的入射面和出射面均镀有对应所述泵浦光和所述激光的增透膜；

所述激光晶体掺杂有钕离子、镱离子、铒离子、铥离子、钬离子中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的飞秒涡旋激光的产生装置，其特征在于，HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光时，HG₀₁模式和HG₁₀模式的相位差为的奇数倍。

10.一种飞秒涡旋激光的产生方法，其特征在于，由权利要求1～9任一所述的产生装置产生飞秒涡旋激光，所述产生方法包括：

泵浦源输出泵浦光，所述泵浦光经过平面双色镜透射后入射至激光晶体；

激光晶体吸收所述泵浦光，激发产生的激光在所述Z型谐振腔内振荡，其中单次振荡时两次经过所述激光晶体，且所述激光两次经过所述激光晶体时均与所述泵浦光的光轴具有预设夹角；

所述激光在所述Z型谐振腔内同时产生HG₀₁模式和HG₁₀模式，调整所述Z型谐振腔的腔长以使HG₀₁模式和HG₁₀模式合成LG₀₁模式的涡旋激光；

所述涡旋激光经过半导体可饱和吸收镜锁模，输出飞秒涡旋激光。