[發明專利]一種全反射式超寬頻光的濾波與選頻裝置

有效

• 申請號: 201811398352.1
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109521579B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 聶兆剛;趙欣
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G02B27/42
• 分類號: G02B27/42;G02B26/00
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 江金城;楊曉松

本發明公開了一種全反射式超寬頻光的濾波與選頻裝置，包括直角反射鏡、第一平面鏡、閃耀光柵、第二平面鏡、柱凹面鏡、第三平面鏡、選頻狹縫和第四平面鏡。其中閃耀光柵與第三平面鏡到柱凹面鏡的距離均為柱凹面鏡的焦距，選頻狹縫緊貼其后的第三平面鏡且能夠相對第三平面鏡左右移動，便于調節狹縫大小，以實現對超寬頻光頻率及帶寬的選擇；第三平面鏡要偏轉一個很小的角度，保證出射光與入射光的空間分離。本發明全部采用反射光學元件搭建，在實現對激光頻率及帶寬在寬頻光譜允許范圍內的自由選擇的基礎上，避免了光束因經過透射元件而引起的色散，大大減少對大量濾光片及消色散元件的使用，節省了實驗成本。

技術領域

本發明涉及超短脈沖激光濾波領域，尤其涉及一種適用于飛秒脈沖的全反射式超寬頻光濾波與選頻裝置。

背景技術

近幾十年來，隨著超短脈沖激光技術日新月異的發展，脈沖寬度和脈沖能量的提高都得到了實質性突破，目前已廣泛應用于物理、化學、生物、材料與信息科學等研究領域，開創了諸如強場物理、量子控制、超快光譜學等一些全新的研究領域。

目前，科學家已經可以在實驗室內實現只有一個或幾個光學周期的超短脈沖。對于傅里葉轉變極限脈沖而言，脈沖寬度與光譜帶寬成反比，比如要得到中心波長為800納米的亞5飛秒脈沖，光譜帶寬往往需要超過200納米。因此，要想得到脈沖寬度極窄的超短脈沖，往往需要首先對原脈沖激光進行光譜學展寬，然后再進行脈沖壓縮，消除色散，才能得到符合傅里葉轉變極限的超短脈沖。所以，超短脈沖激光通常為超寬頻光。

在利用超寬頻光進行非線性光學和時間分辨光譜學研究過程中，通常需要在光路中插入帶通或截止濾光片來對超寬頻光頻率、帶寬以及脈寬進行調整與選擇，以適應光學研究的需要。但是，普通的濾光片往往具有一定的介質厚度，在使用時會引起一定的光學色散。要消除這些色散需要進一步引入消色散元件，如：啁啾鏡、楔形棱鏡對、光柵對等。此外，要實現在超寬頻光光譜允許范圍內的自由帶寬選擇，需要購買大量不同型號的帶通或截止濾波片，這些都在一定程度上增加了實驗的成本；其次，超短脈沖激光的峰值功率比較高，在經過這些濾波片時可能會引發各種額外的非線性效應，影響最后研究結果的真實性。

因此，現有技術需要進一步改進和完善。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結構簡單的全反射式超寬頻光的濾波與選頻裝置。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種全反射式超寬頻光的濾波與選頻裝置，該濾波與選頻裝置主要包括固定設置的直角反射鏡、第一平面鏡、閃耀光柵、第二平面鏡、柱凹面鏡、第三平面鏡、選頻狹縫、以及第四平面鏡。

具體的，所述第一平面鏡與直角反射鏡的斜邊面相對設置，并位于其一側。所述第一平面鏡、第三平面鏡、閃耀光柵和柱凹面鏡沿逆時針方向依次設置，且相互之間相隔90度，從而構成用于濾波和選頻的反射圈。所述第二平面鏡設置在反射圈的中部，用于激光的入射及反射。所述選頻狹縫安裝在第三平面鏡的正面，與第三平面鏡之間留有間隙。所述第四平面鏡位于直角反射鏡的另一側，其反射面與出射光線相對設置。所述第四平面鏡與出射光線之間的角度可調。

具體的，入射激光依次經過直角反射鏡、第一平面鏡、閃耀光柵、第二平面鏡、柱凹面鏡最后到達第三平面鏡進行選頻并偏轉一個角度后反射回去；反射激光依次經過柱凹面鏡、第二平面鏡、閃耀光柵、第一平面鏡后達到第四平面鏡并形成濾波和選頻后的出射激光。

作為本發明的優選方案，所述閃耀光柵常數在～100-1000格/毫米之間選擇，以保證光柵衍射后的光斑尺寸不大于柱凹面鏡面的尺寸。

作為本發明的優選方案，所述直角反射鏡、第一平面鏡、閃耀光柵、第二平面鏡、柱凹面鏡、第三平面鏡、以及第四平面鏡的尺寸大于入射在其表面上的激光光斑尺寸，以保證光束被有效反射或衍射。