[發明專利]一種脈沖間隔和數量可調節的超短激光脈沖分束方法及其裝置

無效

• 申請號: 201110397464.7
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN102393567A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 楊勇;翟宏琛;王曉雷;馬忠洪;薛東旭;吳永麗
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/10;G02B27/28;G02B1/11
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種脈沖間隔和數量可調節的超短激光脈沖分束方法，其特征在于：

第1、采用雙折射晶體分束方法，通過調整晶體的有效厚度，實現脈沖間隔的連續可調；每一組分束單元稱為雙折射晶體對，每組雙折射晶體對由兩片楔角相同的楔形雙折射晶體倒扣在一起組成；

第2、確定第一組雙折射晶體對可實現的最小厚度D_min和最大厚度D_max

根據所要獲得的子脈沖的最小的脈沖間隔Δτ_min，可計算出兩個相鄰脈沖間的最小光程差為ΔL_min＝Δτ_min·c，其中c為光在真空中的速度；因此，可以計算出第一組雙折射晶體對可實現的最小厚度其中，n_o和n_e分別為楔形雙折射晶體o光和e光的折射率；

同理，根據所要獲得的子脈沖的最大的脈沖間隔Δτ_max，可得到兩個相鄰脈沖間的最大光程差為ΔL_max＝Δτ_max·c，則第一組雙折射晶體對可實現的最大厚度

第3、確定楔形雙折射晶體對的數量m

根據所要獲得的子脈沖的數量M，確定楔形雙折射晶體對的數量m，二者的關系滿足，M＝2^m，m為大于等于1的整數；

第4、確定各雙折射晶體對的厚度及各片楔形雙折射晶體的楔角

為使獲得的各組雙折射晶體對具有相同的可利用的通光孔徑h，雙折射晶體對的厚度調節范圍需要滿足的關系是：(D_min～D_max)_i＝2^i-1(D_min～D_max)₁，(D_max)_i＝2^i-1(D_max)₁其中(D_min～D_max)_i表示第i組楔形雙折射晶體對的厚度從最小厚度D_min到最大厚度D_max的可調節范圍，i＝1、2、…，m，且(D_min)_i≤D_i≤(D_max)_i，D_i表示第i組楔形雙折射晶體對的厚度，(D_min～D_max)₁表示第1組楔形雙折射晶體對的厚度從最小厚度D_min到最大厚度D_max的可調節范圍；

各楔形雙折射晶體對中楔形雙折射晶體的楔角滿足以下的關系：tanθ_i＝2^i-1tanθ₁，θ_i為第i組雙折射晶體對中各片楔形雙折射晶體的楔角，θ₁為第1組楔形雙折射晶體對中各片楔形雙折射晶體的楔角，表示為：式中的D_min為第一組雙折射晶體對的可實現的最小厚度；

第5、將第4步確定的各組雙折射晶體對按照光的傳播方向依次厚度由小到大排列，各組之間的間隔不限，各雙折射晶體對的光軸均在與入射光線垂直的平面內，每組雙折射晶體對中的各片楔形雙折射晶體的光軸方向相同，并且相毗鄰的雙折射晶體對的光軸依次順時針旋轉45°角，或者均依次逆時針旋轉45°角；

第6、將偏振方向與第一組雙折射晶體對的光軸成45°角的線偏振的超短激光脈沖入射到級聯的雙折射晶體對上，單一的激光脈沖經過m組雙折射晶體對后，分束為M＝2^m個子脈沖，通過利用各組雙折射晶體對上設置的精密微絲桿對每組雙折射晶體對的厚度進行精確的調節，進而實現對光程差的調節，使子脈沖的脈沖間隔實現連續可調；可調節的脈沖間隔Δτ通過如下公式確定：

其中h是通光孔徑的直徑，Δh是精密微絲桿的移動距離，θ_i為第i組雙折射晶體對中各片楔形雙折射晶體的楔角，即可以根據所實現的脈沖間隔計算出精密微絲杠所需的移動距離