[發(fā)明專利]激光脈沖整形裝置及方法、脈沖整形器、光學(xué)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

本申請涉及一種激光脈沖整形裝置及其方法、脈沖整形器、光學(xué)系統(tǒng)；光脈沖整形裝置包括：脈沖整形器設(shè)置在連接激光光源的設(shè)備光路上，激光檢測裝置設(shè)置在激光脈沖作用對象的實際位置處；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；激光檢測裝置用于測量發(fā)射到作用對象上的激光脈沖的光學(xué)參數(shù)并發(fā)送至所述控制裝置；控制裝置根據(jù)光學(xué)參數(shù)計算出相位補償參數(shù)，并根據(jù)相位補償參數(shù)控制脈沖整形器對經(jīng)過設(shè)備光路的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(xué)參數(shù)達到目標(biāo)值。該方案降低了測量復(fù)雜度，能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)測試，通過脈沖整形器能夠提升脈沖壓縮補償?shù)臏?zhǔn)確性，增強了激光脈沖使用效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種激光脈沖整形裝置及方法、脈沖整形器、光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在光學(xué)系統(tǒng)的激光脈沖傳輸過程中，由于光路中的色散，特別是二階及以上的高階色散的存在，激光脈沖在通過光路時會產(chǎn)生“時域展寬”效應(yīng)，使激光脈沖在時間軸上的寬度會隨著在光路中的傳播而增大，特別是飛秒激光脈沖，飛秒激光脈沖在經(jīng)過光路后，在時間軸上的寬度甚至從飛秒量級變?yōu)槠っ肓考墸瑢?dǎo)致飛秒激光脈沖的峰值功率大幅度降低，喪失飛秒激光脈沖的特性。

目前，使用飛秒激光脈沖(特別是小于100飛秒的激光脈沖)的光學(xué)系統(tǒng)，通常會在設(shè)備光路中對激光脈沖進行相位補償，以優(yōu)化激光脈沖的狀態(tài)。其架構(gòu)一般如圖1所示，圖1是傳統(tǒng)激光相位補償裝置結(jié)構(gòu)示意圖，激光光源產(chǎn)生激光脈沖，通過一段光路設(shè)備傳輸后照射在作用對象上，通過在激光光源之后的設(shè)備光路上設(shè)置一個被動相位補償裝置，然后從設(shè)備光路中的某處導(dǎo)出激光，進入外置的脈沖測量裝置，脈沖測量裝置對激光脈沖形狀或者相位進行檢查，根據(jù)脈沖測量裝置的測量結(jié)果調(diào)節(jié)被動相位補償裝置優(yōu)化脈沖，然后再次測量，如此往復(fù)，直到測量裝置測量的脈沖達到最短，然后再撤掉脈沖測量裝置，保持/保存被動相位補償裝置的狀態(tài)，使得光學(xué)系統(tǒng)的激光脈沖達到一個相對優(yōu)化的狀態(tài)。

上述技術(shù)方案，在對激光脈沖進行測量后，被動相位補償裝置是固定在某一狀態(tài)，如果設(shè)備光路或者激光器出現(xiàn)變化時，激光脈沖就會發(fā)生改變而導(dǎo)致原有被動補償設(shè)置無法完全補償激光脈沖在時域的展寬，此時只能再次進行測試和調(diào)整，操作復(fù)雜、準(zhǔn)確性差；而且脈沖測量裝置測量的激光脈沖通常也不是激光脈沖作用對象的實際位置，而是測量點的脈沖狀態(tài)，因此即使進行測試和相位補償調(diào)整，在激光脈沖作用對象的實際位置處并不能得到最佳的狀態(tài)，影響了激光脈沖的使用效果。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的旨在解決上述的技術(shù)缺陷之一，特別是設(shè)備光路出現(xiàn)變化時再次進行測試和調(diào)整，操作復(fù)雜、準(zhǔn)確性差的缺陷，提供一種激光脈沖整形裝置及方法、脈沖整形器、光學(xué)系統(tǒng)。

一種激光脈沖整形裝置，包括：依次連接的脈沖整形器、控制裝置和激光檢測裝置；

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(xué)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(xué)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(xué)參數(shù)達到目標(biāo)值。

在一個實施例中，所述控制裝置用于根據(jù)所述光學(xué)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(fù)函數(shù)，將所述負(fù)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(fù)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。

一種激光脈沖整形方法，包括如下步驟：