[發明專利]超強超短激光脈沖超連續譜的調控裝置及其調控方法

無效

• 申請號: 201210042435.3
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102545011A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張宗昕;許榮杰;宋立偉;王丁;劉鵬;冷雨欣
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及超強超短激光脈沖的傳輸與光譜展寬，特別是一種超強超短激光脈沖超連續譜的調控裝置及其調控方法。

背景技術

超強超短激光脈沖在介質中傳輸時，如果脈沖能量足夠高將會引起激光成絲效應，形成等離子體通道并且產生超連續譜。超強超短激光脈沖在自由傳輸的狀態下成絲，有利于激光能量在相當長距離內比較穩定的傳輸，因此激光成絲現象一直受到人們的廣泛關注。而在激光成絲過程中所伴生的超連續譜也具有很大的潛在應用價值。

自1970年Alfano和Shapiro在實驗中觀測到超連續譜以來，人們就一直在探究其本質并同時發展其應用。1999年S.L.Chin指出，從某種角度來講超連續譜其實是一種白光激光。這種白光激光也早已被應用于大氣遙感、激光脈沖壓縮等諸多領域。在超連續譜的具體應用中常會面臨的問題是如何對超連續譜進行調控，比如改變超連續譜脈沖強度的時域分布等。

2003年I.S.Golubtsov等人從理論上指出通過調制激光脈沖的初始相位可以控制激光成絲過程和超連續譜的產生(Quantum?Electron.33(2003)525)。2008年HAOZuo-Qiang和ZHANG?Jie等人在實驗中證實了激光脈沖的初始啁啾對激光成絲超連續譜產生的影響(CHIN.PHYS.LETT.25(2008)1365)。2005年Hui?Yang和Jie?Zhang等人還研究了激光脈沖成絲過程中超連續譜的產生對于激光偏振的依賴關系(Opt.Lett.30(2005)534)。當然通過改變激光脈沖的峰值功率等方式，也可以對激光成絲所產生的超連續譜起到一定的調制作用。然而上述在先技術也只是在一定程度上增強激光成絲所產生的超連續譜，且必需通過改變激光源的輸出脈沖性質來實現。這顯然遠不能滿足各種應用需求，亟需對于激光成絲超連續譜更多更有效的調控方法。

發明內容

本發明的目的主要是應用空間等離子體光柵實現對超強超短激光脈沖超連續譜的調控，使超連續譜能量從一束光轉移到另一束光，并可以增強激光成絲過程中光譜的展寬效應。基于等離子體光柵方便調節和破壞閾值高等特點，該方法在超強超短激光脈沖的傳輸與光譜控制等方面有很大的推廣價值。

本發明的技術解決方案如下：

一種超強超短激光脈沖超連續譜的調控裝置，其特點在于，該裝置包括鈦寶石飛秒激光器，在該鈦寶石飛秒激光器的輸出方向設有第一衰減片和分束片，該分束片將一束激光分為透射光束G(t)和反射光束G(f)，所述的透射光束G(t)經過第二可變衰減片和由第四反射鏡、第五反射鏡、第六反射鏡、第七反射鏡、第二平移臺所組成的時間延遲線，由所述的第七反射鏡輸出入射到凹面鏡；所述的反射光束G(f)經過第一反射鏡、第二反射鏡和安裝在第一平移臺上的第三反射鏡后輸出，所述的透射光束G(t)和反射光束G(f)平行入射到所述的凹面鏡上經反射后交叉聚焦，在激光成絲所產生的等離子體通道內，由于雙光束干涉而形成一個空間等離子體光柵。

利用上述的超強超短激光脈沖超連續譜的調控裝置進行超強超短激光脈沖超連續譜的調控方法，其特征在于包括下列內容，

通過移動第一平移臺(7)，改變所述的反射光束G(f)入射位置，即改變所述的反射光束G(f)和透射光束G(t)經所述的凹面鏡(14)反射輸出兩光束間的夾角α，從而確定所述空間等離子體光柵(15)的有效作用長度L和光柵常數Λ；

通過在透射光束G(t)入射方向上移動第二平移臺(12)，使透射光束G(t)和反射光束G(f)從分束片(3)至兩光束交叉聚焦處的光程相等，即在激光成絲狀態下使兩光束交叉聚焦處的熒光強度達到最大，說明兩脈沖已然相互作用從而形成空間等離子體光柵(15)；

通過調節第二可變衰減片(8)改變所述透射光束G(t)的脈沖能量，即可改變所述空間等離子體光柵(15)中的光致等離子體折射率變化Δn_p；

通過以上所述的各種調節方式，能夠有效控制超強超短激光脈沖成絲所產生的超連續譜，實現超連續譜能量不同程度的增強與轉移。

本發明的基本原理在于：飛秒激光脈沖在空氣中成絲將產生等離子體形成的通道，而在等離子體通道內發生雙光束交叉干涉，便可以形成一個等離子光柵，其光柵常數為：

Λ＝λ₀/[2sin(α/2)]??????????????????????????????????????????????????(1)

式中：λ₀為交叉干涉激光的波長，α表示這兩束激光的交叉夾角。