[發明專利]一種連續調整激光成絲長度的裝置及方法

在審

• 申請號: 201810362611.9
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108549160A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 劉世炳;李瑤;宋海英
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G02B27/40
• 分類號: G02B27/40
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供了一種連續調整激光成絲長度的裝置及方法，包括飛秒激光源、第一聚焦透鏡和透明介質，透明介質設于飛秒激光源和第一聚焦透鏡之間，透明介質的軸線平行于飛秒激光源發射的飛秒激光的光路，透明介質與光路重疊。本發明在飛秒激光聚焦成光絲之前的光路中垂直插入透明介質，使得透明介質與光路重疊，通過調整透明介質與光路的截面重疊部分垂直高度或改變透明介質的厚度，連續調整聚焦形成的光絲長度，使得光絲長度達到要求光絲長度。本發明能連續調整激光成絲長度，操作簡單、效果顯著、精確度較高，且應用過程中不會使得裝置某些部分能量大幅提高，具有較高的安全性。

技術領域

本發明涉及超強激光物理領域，尤其涉及一種連續調整激光成絲長度的裝置及方法。

背景技術

隨著激光技術的不斷發展，超強激光在實際生活生產中的應用也越來越廣泛。超強激光通常處于大氣環境中，因此與空氣的相互作用是不可避免的。飛秒激光作為超強激光的一種，在大氣中傳播時會產生一系列的線性和非線性效應，其中，對成絲影響最主要的是克爾自聚焦和等離子體散焦的動態平衡。這幾種效應使得飛秒激光不像普通激光穿過聚焦透明之后會聚焦成一個點，而是成為一條發光的等離體子體通道。

由于等離子體的導電和發射熒光光譜等特性，使得激光成絲在科研和工業上具有廣闊的應用前景和重要的實用價值。激光成絲的典型應用包括大氣遙感、激光引雷、激光誘導光譜學、高次諧波產生、阿秒脈沖產生、亞太赫茲輻射產生，在各種航天器件、仿生材料上制備微米級深孔。

目前，延長光絲最簡單的辦法是增加飛秒激光脈沖的能量，但這種做法只能使光絲較少地延長；在光絲周圍增加一個錐形收斂的環形高斯光束，可以使光絲延長一個階次，但這種方法需要消耗相當于原光絲5倍的能量；利用空間光調制器產生的多焦距光束可以把光絲延長約1被，但這種方法需要利用空間光調制器，方法比較復雜。

另外，為了保證應用效果，某些應用對光絲的長度要求較高，需要連續調整光絲的長度，達到在應用中延長或縮短光絲的長度，比如激光引雷需要光絲的長度較長，達到較好的引雷效果；而激光熒光光譜則需要縮短光絲的長度，使得熒光光譜的能量集中，信號較強；再例如制備航天精密材料時，針對不同直徑的孔則需要利用不同長度的光絲。因此，單一延長或縮短光絲在需要連續調整光絲長度的技術場合已不能適用，容易使得操作繁瑣、精確度不高。

發明內容

為了解決目前技術只能通過單一延長或縮短光絲固定調整光絲長度，而不能在應用中連續調整光絲長度，即連續延長或縮短的光絲長度的問題，一方面，本發明提供了一種連續調整激光成絲長度的裝置，包括飛秒激光源、第一聚焦透鏡和透明介質，透明介質設于飛秒激光源和第一聚焦透鏡之間，透明介質的軸線平行于飛秒激光源發射的飛秒激光的光路，透明介質與光路重疊。

優選地，本連續調整激光成絲長度的裝置還包括第二聚焦透鏡和光絲長度測量儀，第二聚焦透鏡設于飛秒激光穿過第一聚焦透鏡之后形成的光絲和光絲長度測量儀之間，第二聚焦透鏡的軸線和光絲的軸線垂直。

優選地，本連續調整激光成絲長度的裝置還包括微型處理器，微型處理器和光絲長度測量儀電連接。

優選地，透明介質的材料包括石英、玻璃或塑料。

優選地，透明介質的厚度為0.5-3mm。

優選地，飛秒激光源發射的飛秒激光的中心波長為700-900nm,單脈沖能量為3-4mJ，重復頻率為800-1200Hz。

優選地，光絲長度測量儀包括瞬態光譜儀或增強型圖像傳感器。

另一方面，本發明還提供了一種連續調整激光成絲長度的方法，包括：S1、將飛秒激光聚焦成光絲；S2、在飛秒激光聚焦成光絲之前的光路中垂直插入透明介質，使得透明介質與光路重疊。