[發(fā)明專利]飛秒高功率超連續(xù)白光產(chǎn)生裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710050574.3
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN107069408B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆理賀;司金海;楊梅;岳猛猛;侯洵
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11;H01S3/13;H01S3/098
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張弘

本發(fā)明公開了一種飛秒高功率超連續(xù)白光產(chǎn)生裝置與方法，包括沿基頻飛秒激光入射方向依次放置的第一微透鏡陣列、第一4f系統(tǒng)、超連續(xù)白光產(chǎn)生介質(zhì)、第二4f系統(tǒng)和第二微透鏡陣列。飛秒激光通過第一微透鏡陣列聚焦成多焦點陣列，經(jīng)過第一4f系統(tǒng)入射到白光產(chǎn)生介質(zhì)，并在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生多條細絲，同時出射多束白光光源；多束白光經(jīng)過第二4f系統(tǒng)和第二微透鏡陣列后可整形為具有準高斯空間分布的高功率超連續(xù)白光。本發(fā)明利用微透鏡陣列聚焦飛秒激光在介質(zhì)中產(chǎn)生低能量多絲光源，通過對多光束光源整形可實現(xiàn)高功率超連續(xù)白光的產(chǎn)生。本發(fā)明可解決傳統(tǒng)單束飛秒激光產(chǎn)生超連續(xù)白光時受限于介質(zhì)損傷閾值，無法產(chǎn)生高能量穩(wěn)定超連續(xù)白光的難題。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于超連續(xù)白光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種飛秒高功率超連續(xù)白光產(chǎn)生裝置與方法。

【背景技術(shù)】

超連續(xù)白光是指當超短激光脈沖入射到非線性介質(zhì)內(nèi)，由于介質(zhì)的色散和自相位調(diào)制等各種非線性效應(yīng)，使出射激光光譜得到極大展寬而產(chǎn)生的具有連續(xù)光譜分布的白光輻射。超連續(xù)白光不僅具有激光光源亮度高和方向性號的優(yōu)點，而且還具有傳統(tǒng)光源的寬光譜特性，因此在光學測量、分子光譜學、共聚焦顯微鏡、光學相干層析、生物醫(yī)學成像等諸多研究領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用。

利用飛秒激光脈沖產(chǎn)生超連續(xù)白光時，需要將激光脈沖聚焦入射到介質(zhì)內(nèi)(如水、甲苯、石英、光子晶體光纖等)。飛秒激光聚焦到透明介質(zhì)后，由于自聚焦和等離子體散焦效應(yīng)的共同作用，將在介質(zhì)中產(chǎn)生穩(wěn)定傳輸?shù)牡入x子體細絲通道。為了保證出射白光的均勻性和穩(wěn)定性，入射激光脈沖的能量需要控制介質(zhì)的損傷閾值內(nèi)，因此出射白光脈沖的能量往往很低，從而大大限制了超連續(xù)白光的應(yīng)用。因此，需要開發(fā)高功率超連續(xù)白光的產(chǎn)生方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種飛秒高功率超連續(xù)白光產(chǎn)生裝置與方法。與傳統(tǒng)方法相比較，本發(fā)明產(chǎn)生的超連續(xù)白光功率可以提高兩個以上量級，出射光束具有較好的光斑模式，同時還具有結(jié)構(gòu)簡單、激光聚焦參數(shù)可調(diào)的優(yōu)點。

為了達到上述目的，本發(fā)明實施的技術(shù)方案如下：

一種飛秒高功率超連續(xù)白光產(chǎn)生裝置，包括飛秒激光器，沿激光傳播方向依次同軸設(shè)置的第一微透鏡陣列、由第一透鏡和第二透鏡組成的第一4f系統(tǒng)、非線性透明介質(zhì)、由第三透鏡和第四透鏡組成的第二4f系統(tǒng)和第二微透鏡陣列。

所述的第一微透鏡陣列與第一透鏡共焦放置，第一透鏡和第二透鏡共焦放置。

所述的非線性透明介質(zhì)置于第二透鏡焦點位置附近，且前后位置可調(diào)。

所述的第三透鏡置于非線性透明介質(zhì)后一倍焦距處，第四透鏡與第三透鏡共焦放置。

所述的第二微透鏡陣列置于第四透鏡后焦點位置，第二微透鏡陣列垂直于入射光方向且能夠沿透鏡中心旋轉(zhuǎn)。

所述的第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列均為石英材質(zhì)，包含18×18的微透鏡陣列，子透鏡焦距為40mm。

所述的第一透鏡和第二透鏡焦距分別為100mm和200mm，所述的第三透鏡和第四透鏡焦距分別為200mm和100mm。

所述的非線性透明介質(zhì)為盛放在光程為50mm的石英比色皿中的去離子水。

一種基于飛秒高功率超連續(xù)白光產(chǎn)生裝置的白光產(chǎn)生方法，包括：

飛秒激光器出射的基頻飛秒激光經(jīng)過第一微透鏡陣列聚焦成焦點陣列，再經(jīng)過由第一透鏡和第二透鏡組成的第一4f系統(tǒng)聚焦到非線性透明介質(zhì)中，產(chǎn)生周期排列的多條細絲，同時出射多束白光光源；多束白光經(jīng)過由第三透鏡和第四透鏡組成的第二4f系統(tǒng)和第二微透鏡陣列后整形為具有準高斯空間分布的高功率超連續(xù)白光。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：