[發(fā)明專利]激光脈沖整形裝置及方法、脈沖整形器、光學系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010977383.3
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112186475B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐炳蔚;朱欣
• 申請（專利權(quán)）人: 飛秒激光研究中心（廣州）有限公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S5/00;G02F1/133;G02F1/1335
• 代理公司: 北京市立方律師事務(wù)所 11330
• 代理人: 劉延喜

1.一種脈沖整形器，其特征在于，包括：光柵、柱面透鏡、二維液晶空間光調(diào)制器；

所述光柵將射入的激光脈沖散射到空間中，經(jīng)過所述柱面透鏡后得到均勻分布的不同波長對應(yīng)的多條線狀光；

所述線狀光經(jīng)過所述二維液晶空間光調(diào)制器進行相位調(diào)制和光譜強度控制；所述二維液晶空間光調(diào)制器包括多個液晶組成的像素陣列；所述像素陣列在Y軸方向上的像素對應(yīng)于調(diào)制同一種波長的線狀光，所述像素陣列在X軸方向上的像素分別對應(yīng)不同波長的線狀光；通過控制所述二維液晶空間光調(diào)制器的像素陣列在每一個不同的線狀光的波長在Y軸方向的整列像素，將線狀光中一定比例的光線折射到有效的傳輸方向，以控制所述線狀光的光譜強度；

所述經(jīng)過相位調(diào)制和光譜強度控制的線狀光通過所述柱面透鏡以及光柵還原成激光脈沖輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖整形器，其特征在于，所述線狀光在X軸方向匯聚，在Y軸方向上保持不變，每一種波長對應(yīng)的線狀光沿X軸方向均勻分布。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖整形器，其特征在于，所述二維液晶空間光調(diào)制器的像素陣列在每一個不同的線狀光的波長在Y軸方向的整列像素，對應(yīng)形成一個角度、強度和頻率隨波長變化的類光柵的鋸齒面；

通過控制所述鋸齒面的頻率和強度，將線狀光中一定比例的光線折射到有效的傳輸方向，以控制所述線狀光的光譜強度；以及通過控制該整列像素的折射率，以控制對應(yīng)波長的線狀光的光譜相位。

4.一種激光脈沖整形裝置，其特征在于，包括：依次連接的脈沖整形器、控制裝置和激光檢測裝置；其中，所述脈沖整形器為權(quán)利要求1-3任一項所述的脈沖整形器；

所述脈沖整形器設(shè)置在連接激光光源的設(shè)備光路上，所述激光檢測裝置設(shè)置在激光脈沖作用對象的實際位置處；

所述激光光源用于產(chǎn)生激光脈沖，通過所述設(shè)備光路傳輸后發(fā)射到所述作用對象上；

所述激光檢測裝置用于測量所述發(fā)射到作用對象上的激光脈沖的光學參數(shù)并發(fā)送至所述控制裝置；

所述控制裝置根據(jù)所述光學參數(shù)計算出相位補償參數(shù)，并根據(jù)所述相位補償參數(shù)控制所述脈沖整形器對經(jīng)過設(shè)備光路的所述激光脈沖的相位進行補償，使得發(fā)射到所述作用對象上的激光脈沖的光學參數(shù)達到目標值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光脈沖整形裝置，其特征在于，所述控制裝置用于根據(jù)所述光學參數(shù)計算所述激光脈沖在整個設(shè)備光路中累積的光譜相位色散的相位函數(shù)及其對應(yīng)的負函數(shù)，將所述負函數(shù)發(fā)送所述脈沖整形器；

所述脈沖整形器用于將所述負函數(shù)導(dǎo)入設(shè)備光路中，作用于經(jīng)過的激光脈沖以抵消激光脈沖的光譜相位色散。

6.一種激光脈沖整形方法，應(yīng)用于權(quán)利要求4或5所述的激光脈沖整形裝置，其特征在于，包括如下步驟：

接收激光光源產(chǎn)生的激光脈沖，通過連接激光光源的設(shè)備光路傳輸后發(fā)射到激光脈沖作用對象上；

在激光脈沖作用對象的實際位置處，測量所述發(fā)射到作用對象上的激光脈沖的光學參數(shù)；

根據(jù)所述光學參數(shù)計算出相位補償參數(shù)，并根據(jù)所述相位補償參數(shù)對經(jīng)過所述設(shè)備光路的所述激光脈沖的相位進行補償，使得發(fā)射到所述作用對象上的激光脈沖的光學參數(shù)達到目標值。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光脈沖整形方法，其特征在于，所述根據(jù)所述光學參數(shù)計算出相位補償參數(shù)，包括：

根據(jù)所述光學參數(shù)計算所述激光脈沖在到達作用對象前整個設(shè)備光路中累積的光譜相位色散的相位函數(shù)，并獲取所述相位函數(shù)的負函數(shù)；其中，所述光學參數(shù)為非線性光學信號強度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光脈沖整形方法，其特征在于，所述根據(jù)所述相位補償參數(shù)對經(jīng)過所述設(shè)備光路的所述激光脈沖的相位進行補償，包括：

將所述負函數(shù)導(dǎo)入設(shè)備光路中，作用于經(jīng)過的激光脈沖以抵消激光脈沖的光譜相位色散。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光脈沖整形方法，其特征在于，所述目標值為作用對象上的激光脈沖達到傅里葉變換極限的脈沖寬度。

10.一種光學系統(tǒng)，其特征在于，包括：激光光源、設(shè)備光路以及權(quán)利要求4或5所述的激光脈沖整形裝置。