[發明專利]基于空氣成絲多色飛秒激光產生裝置

有效

• 申請號: 201510003265.1
• 申請日: 2015-01-04
• 公開（公告）號: CN104570544B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 劉軍;王鵬;李方家;申雄
• 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: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;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,張寧展

技術領域

本發明涉及飛秒激光，特別是一種基于空氣成絲多色飛秒激光產生裝置。

技術背景

飛秒激光在物理光學，化學光學，生物光學等很多前沿科學實驗中有著重要的應用。目前中心波長可調飛秒激光通常是使用基于二階非線性系數的非共線參量放大器產生，然而非共線參量放大器每次只能產生一束飛秒激光，如果一些實驗需要多束中心波長不同的飛秒激光就必須要使用多臺非共線參量放大器，這無疑增大了實驗成本。而基于級聯四波混頻可以一次性產生多個中心波長可調，寬光譜帶寬的飛秒激光，因而具有很大的應用前景。以往基于級聯四波混頻多色飛秒激光的產生裝置有的使用空心光纖來擴展入射泵浦的光譜，這使得實驗裝置比較占用空間且空心光纖的調節復雜；有的使用非共線參量放大器來產生可調的入射泵浦光，這導致實驗裝置安排不緊湊，實驗成本相對較大；有的使用寶石片成絲展寬光譜，但是使得生成的多色光能量比較弱。以往多色光中心波長的調節通常是調節入射光的交叉角度或者時間延遲，但是調節交叉角度操作起來相對復雜，而調節時間延遲雖然使得多色光的中心波長改變，但是多色光的輸出功率由于入射光沒有很好的時間重合也會有明顯改變。以上的各種因素，限制了基于級聯四波混頻多色光產生裝置的應用。

發明內容

為了產生脈沖功率足夠強，寬帶寬，中心波長調節方便的多色飛秒激光，該裝置中進行級聯四波混頻的兩束入射光一束為從放大器中出來的基礎光，而另一束為在空氣中成絲后光譜得到展寬的激光脈沖，該裝置結構簡單緊湊，調節方便，而且通過衰變片調節改變飛秒激光成絲的入射能量可以改變生成多色光的中心波長并保持較高的輸出功率。

本發明專利的技術解決方案如下：

一種基于空氣成絲的多色飛秒激光產生裝置，特點在于其構成包括：在入射光路上設置分束片，該分束片將入射光分為反射光和透射光，在所述的反射光的光路上依次是第一衰減片、透鏡、第一凹面反射鏡、濾波片、第二衰減片、第二凹面反射鏡和非線性晶體，在所述的透射光路是依次是第三衰減片、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、第三凹面反射鏡和所述的非線性晶體，所述的第二凹面反射鏡和第三凹面反射鏡的焦點位于所述的非線性晶體內，所述的第一反射鏡和第二反射鏡構成延遲線，第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡與光路出45°，所述的第一反射鏡和第二反射鏡位于一個移動平臺上，該移動平臺具有在沿第一反射鏡的入射光方向移動的機構。

調節進入所述的非線性晶體的兩束光的入射角度以滿足相位匹配并使兩束光在所述的非線性晶體內重合，再調節所述的延遲線使兩束光在時間上重合，在級聯四波混頻的作用下產生多色飛秒激光。

所述的反射光經所述的透鏡后在空氣成絲，使入射光譜得到展寬，使更多的頻率成分參與級聯四波混頻中；通過調節第一衰減片改變成絲的入射能量，可以改變所生成的多色光的中心波長；通過調節第二衰減片、第三衰減片，可以控制參與到級聯四波混頻中入射光的能量。

本發明專利的特點是：

1，用于超快超強激光領域，本裝置可以獲得單脈沖能量百納焦量級，中心波長可調的多色飛秒激光。

2，飛秒激光在空氣中成絲展寬了入射光光譜，從而使更多頻率成分參與到四波混頻中，裝置得到簡化，調節操作更方便。

3，通過調節成絲的入射能量，從而改變所生成的多色光的中心波長并同時保持較高輸出功率。

4，該裝置只使用了分束鏡，透鏡，反射鏡，衰減片，濾波片，寶石片或者玻璃片等光學元件，裝置簡單經濟。

附圖說明

圖1多色飛秒激光產生的裝置簡略圖

圖2是本發明多色飛秒激光產生裝置的光路圖

圖3是本發明多色飛秒激光各級多色光頻譜圖

圖4二級頻率上轉換信號光的中心波長可調性

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明，但是不應以此限制本實用新型的保護范圍。