[發明專利]一種精確調制脈沖激光相位的裝置及方法

在審

• 申請號: 201510273026.8
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104852269A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 汪麗蓉;張一馳;曹書凱;范鵬瑞
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;G02B27/09
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

????本發明涉及脈沖激光相位調制技術，具體是一種精確調制脈沖激光相位的裝置及方法。

背景技術

?????隨著科學技術的發展，激光器廣泛的存在于我們的周圍，并且廣泛的應用于工業生產、科學研究和國防等領域以及商品中。例如計算機和DVD播放機中，用于讀取程序和節目的光驅中裝載了半導體激光器。在眾多激光技術中超短脈沖技術的發明對眾多應用和行業均具有深遠的意義，超短脈沖激光器同人們常用的激光器所發射的激光不同，它發出的激光束的時間非常短，開和關的時間間隔僅為千萬分之一秒。工作時，如此密集的脈沖能夠僅僅只作用于物質的幾個原子，而不導致周圍的物質出現升溫或融化現象。超短脈沖激光的特性導致它具有廣泛的用途和巨大的市場。在生命科學領域，超短脈沖激光可以用于矯正視力、檢測和精確切除癌癥、腦外科手術、治療動脈瘤、心臟手術等高尖端的醫學鄰域；在生產制造行業，超短脈沖激光能夠有效的大規模且低成本制造復合材料。超短脈沖在未來將取代準分子激光器實施原位角膜磨鑲術；未來所有的眼科手術均將在軟件控制下的超短脈沖光刀下自動完成。脈沖激光在醫學、科研與工業中的精確使用需要對其相位的精確調制。目前，對超短脈沖的調節主要停留在功率及其脈沖寬度的調節上，然而由于光學器件產生的不可避免的散射會對超短脈沖激光的相位產生影響。超短脈沖相位的變化會影響基礎科學研究的準確性，更甚者會影響醫學手術的精密性。因此，對于超短脈沖相位的調節研究變得迫在眉睫。目前國內外對于脈沖激光相位的調制技術主要是以下幾種方法。

????第一種為直接對脈沖激光器相位進行調制，為內部調制。這種方法采用的調制頻率低，且受不同脈沖激光器的影響調制頻率、幅度與相位均不同。內部相位調制的同時會使脈沖激光的功率跟隨改變，并且會產生大的色散嚴重影響輸出激光的質量。這種對脈沖激光相位進行調制的方法為最初級的調制方法，無法對脈沖激光的相位進行精確調制。

????第二種是基于電光調制器對脈沖激光相位進行調制，為外部調制。該方法的主要原理為利用鈮酸鋰等晶體的電光效應工作的光調制器。相位調節就是光載波的總相角隨著調制信號的變化規律而改變。但是，電光調制時，其角度調制波的頻譜為光載頻項與在它兩邊對稱分布的無窮多對邊頻所組成，頻譜變得十分復雜。通常需要額外使用精密的法布里-珀羅腔選擇出所需要的頻譜，并且會產生空間啁啾降低相位調制的準確性。這種對脈沖激光相位進行調制的方法十分復雜且不易實現。

????第三種為使用聲光調制器對脈沖激光相位進行調制，為外部調制。聲光調制技術與對光源的直接調制技術相比具有極高的調制頻率；與電光調制技術相比具有更高的消光比，更低的驅動功率，更優良的輸出光斑質量與溫度穩定性，價格也更低廉。但是，聲光調制器調制后的激光功率會損失并且隨著頻率的改變激光傳播的方向也會改變，如果采用雙次往返通過的技術會消除激光傳播方向改變的缺點，但是會進一步降低激光的功率。這種對脈沖激光相位進行調制的方法將很大的降低激光的功率。

發明內容

????本發明為了解決現階段內脈沖激光相位調制精確性低、產生色散嚴重、誤差大、調制的穩定性差等技術問題，提供一種精確調制脈沖激光相位的裝置及方法。

????本發明所述的一種精確調制脈沖激光相位的裝置是采用以下技術方案實現的：一種精確調制脈沖激光相位的裝置，包括順次位于脈沖激光光路上的第一全反射鏡、順次位于第一全反射鏡反射光路上的第一隔離器、第一半波片、第一偏振分束棱鏡；第一偏振分束棱鏡對應于第一全反射鏡反射光的出射光路上順次設有第二四分之一波片和第一光柵；第一偏振分束棱鏡對應于第一光柵的反射光的反射光路上順次設有第一四分之一波片和第一凹面反射鏡；第一偏振分束棱鏡對應于第一凹面反射鏡反射光的透射光路上設有空間光調制器；空間光調制器的反射光路上順次設有第二半波片和第二偏振分束棱鏡；第二偏振分束棱鏡對應于空間光調制器反射光的透射光路上順次設有第四四分之一波片和第二凹面反射鏡，第二偏振分束棱鏡對應于第二凹面反射鏡反射光的反射光路上順次設有第三四分之一波片和第二光柵，第二偏振分束棱鏡對應于第二光柵反射光的透射光路上順次設有第二隔離器和第二全反射鏡，第二全反射鏡的反射光路上設有第三全反射鏡；第一凹面反射鏡的反射光路以及第二凹面反射鏡的反射光路組成精確調制脈沖激光相位的整形光路的兩臂，整形光路兩臂的距離和光學角相同；空間光調制器由BNC線連接到其控制器上。