[實用新型]一種超短脈沖激光掃描裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620163349.8
• 申請日: 2006-12-01
• 公開（公告）號: CN201017131Y
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 駱清銘;曾紹群;畢昆;呂曉華;薛松超;吳萍
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G02F1/11
• 分類號: G02F1/11;G02B26/10
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于激光掃描技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于二維聲光偏轉(zhuǎn)器(Acoustic-Optical?Deflector，AOD)具有色散補償功能的超短脈沖激光掃描裝置，它適用于飛秒激光存儲、成像和激光微加工等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

使用聲光偏轉(zhuǎn)器對激光進行掃描是一種非常有前途的激光掃描技術(shù)。尤其適用于飛秒激光存儲、成像和激光微加工等領(lǐng)域。但使用聲光偏轉(zhuǎn)器掃描超短脈沖激光時，激光束會產(chǎn)生空間色散和時間色散，從而影響到多光子的激發(fā)效率。因此，在使用聲光偏轉(zhuǎn)器掃描超短脈沖時，必須對空間色散和時間色散進行補償。

目前關(guān)于補償方法已經(jīng)有較多的文章和專利。R.Salomé在“Ultra-fastrandom-access?scanning?in?two-photon?microscopy?using?acousto-opticdeflectors”(J?Neurosci?Methods.2006?Jun?30；154(1-2)：161-174)(基于聲光偏轉(zhuǎn)器的雙光子顯微鏡超快隨機掃描，《神經(jīng)科學(xué)方法雜志》，2006年154卷161-174頁)中使用一個聲光調(diào)制器斜向45度放置同時補償二維聲光偏轉(zhuǎn)器的空間色散。對于時間色散，則另使用一對棱鏡進行補償。如此設(shè)計光路顯得較為復(fù)雜。中國專利“一種基于二維聲光偏轉(zhuǎn)器的激光掃描裝置”(專利申請?zhí)枺?00510019130.0)。該專利提到在光路中將一個棱鏡斜向45度放置在二維聲光偏轉(zhuǎn)器前適當(dāng)距離處，可以同時實現(xiàn)對二維聲光偏轉(zhuǎn)器的空間色散補償和時間色散補償。本實用新型裝置使用一個聲光調(diào)制器取代上述中國專利中的棱鏡，放置在二維聲光偏轉(zhuǎn)器前適當(dāng)位置處，同樣可以取得較好的效果，和前兩者相比具有光路結(jié)構(gòu)簡單，避免精確調(diào)節(jié)棱鏡入射角等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種超短脈沖激光掃描裝置，該裝置可以同時、準確的對激光束的空間色散和時間進行補償。

本實用新型提供的一種超短脈沖激光掃描裝置，其特征在于：該裝置包括位于同一光路上的聲光調(diào)制器和二維聲光偏轉(zhuǎn)器，所述二維聲光偏轉(zhuǎn)器由正交放置的兩個聲光偏轉(zhuǎn)器構(gòu)成，其中一個聲光偏轉(zhuǎn)器與聲光調(diào)制器的夾角為45±5或135±5度。

本實用新型裝置可以同時補償二維聲光偏轉(zhuǎn)器引入的空間色散和時間色散，提高激光束的聚焦質(zhì)量和多光子激發(fā)效率，光路簡單便于調(diào)節(jié)，且激光束在系統(tǒng)中的透過率高。適用于飛秒激光存儲、成像和激光微加工等領(lǐng)域，特別適用于激光束的隨機掃描，方便工業(yè)的大范圍推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本實用新型二維掃描裝置的一種結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2(a)為圖1的左視圖，圖2(b)、2(c)、2(d)為可以實現(xiàn)相同功能的不同結(jié)構(gòu)。

圖3為激光器出射的激光經(jīng)聲光調(diào)制器補償色散后通過二維聲光偏轉(zhuǎn)器直接打在光屏上測量光斑形狀的實驗光路。

圖4為激光器出射的激光經(jīng)二維聲光偏轉(zhuǎn)器后直接打在光屏上測量光斑形狀的實驗光路。

圖5(a)為經(jīng)過聲光調(diào)制器補償后的光斑，(b)為未經(jīng)過聲光調(diào)制器補償?shù)墓獍撸?c)前兩種結(jié)構(gòu)下光斑邊緣的比較圖。從對比圖中可以看出，空間色散補償效果明顯。

圖6為不同狀態(tài)下超短脈沖激光的時間半寬圖。初始脈寬為120飛秒的脈沖激光在經(jīng)過兩個聲光偏轉(zhuǎn)器后(如圖4裝置)被展寬為572飛秒，經(jīng)聲光調(diào)制器補償后(如圖3裝置)脈沖寬度被壓回到128飛秒。

圖7為整個系統(tǒng)在二維聲光偏轉(zhuǎn)器不同頻率點的透過效率，整個系統(tǒng)透過率在50％～70％。

圖8為使用補償好的光路搭建成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為使用圖8所示光路搭建顯微鏡掃描得到的170納米熒光小球全場掃描圖片。

圖10為以170納米小球為樣品對所搭建的顯微鏡作X、Y、Z軸分辨率測量的結(jié)果。

圖11為在聲光調(diào)制器1后設(shè)置一對共焦透鏡的等價結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為將聲光調(diào)制器1橫向放置的其中一種結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步詳細的說明。