[實用新型]一種多通式激光脈沖展寬裝置

有效

• 申請號: 202022556965.2
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN213184959U
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 呂仁沖
• 申請（專利權）人: 科譜（寧波）科技有限公司
• 主分類號: H01S3/13
• 分類號: H01S3/13;H01S3/139;H01S3/067
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 張靜汝

本實用新型提供一種多通式激光脈沖展寬裝置，該展寬裝置將激光脈沖通過入射光調節組件導入一對平行放置的凹面鏡組成的多通道傳輸單元，輔助以若干鏡片進行光線準直和光路疊加，通過在凹面鏡組之間引入色散介質或在其中一個凹面鏡上設置色散層，實現對激光脈沖在時域、頻率域上的展寬；通過控制兩凹面鏡之間的距離及相對水平面的傾斜角度，可實現展寬量及展寬時間的調諧。該展寬裝置具有可小型化、結構緊湊等優點，且激光脈沖的寬度可調諧輸出，實用性強。

技術領域

本實用新型屬于激光器技術領域，具體涉及一種多通式激光脈沖展寬裝置。

背景技術

能量在毫焦量級、高重復頻率、高功率穩定性的超短超強激光已成為前沿科學的重要研究工具，廣泛應用于超快光譜學、化學動力學、生物檢測等領域。飛秒微加工中高重頻激光與材料相互作用，加工精細程度更高。同時，工業應用對激光器的體積和穩定性提出了非常高的要求。

目前高功率大能量的超短超快激光光源通常使用啁啾脈沖放大(CPA)的方案，即對超短脈沖進行時域的脈沖展寬，降低脈沖的峰值功率，在激光放大的過程中有效的避免非線性的累積以及高峰值功率對光學元件的損壞，進而獲得高功率大能量的脈沖輸出，最后通過與展寬器色散相反的脈沖壓縮器，將脈沖重新壓縮，從而得到極高的峰值功率，增強激光脈沖的強度。光柵由于結構簡單，在超短脈沖激光放大的展寬和壓縮中得到了廣泛的應用。然而光柵的造價比較昂貴，使用光柵作為展寬器的結構比較復雜，同時為了避免展寬過程中的空間啁啾，展寬器需要比較精細復雜的調節步驟，這種展寬方式的問題是光路傳輸距離很長，容易受到來自地面震動、氣流以及熱漂移的影響，且脈沖頻譜在空間上分離時需要大尺度的光學元件支持，對光學元件的加工要求和鍍膜工藝都提出了很高的要求，這不僅增加了系統設計、調節、維護的難度，整個系統的體積和成本也得不到很好的控制。而使用塊狀材料，利用材料色散對脈沖進行展寬是一種比較經濟實惠、簡單易行的方案。但是為了得到足夠的展寬量，需要材料的長度一般在50cm左右，但是如果激光脈沖在材料中單程通過，需要的材料尺寸會很大，不僅成本高昂而且加工難度大。也可以將色散材料設計成特殊的結構，如圖 2所示，通過在立方體入口和出口切角，并控制激光脈沖在材料與空氣的臨界面全反射，實現累計光程的效果。但是整體結構也在73mm×58mm×20mm，加工有難度并且累積光程不可調諧，只能按設計好的光路進行全反射，不利于改變色散量。同時，為了提高系統的穩定性，越來越多的激光系統選擇使用光纖振蕩器作為前級種子源，但是光纖激光系統輸出的光譜比較窄，限制了其應用范圍。

綜上所述，上述幾種展寬器存在難以實現小型化或者脈沖寬度無法調諧的問題。

實用新型內容

因此，基于現有技術的上述缺陷，本實用新型的目的在于解決上述問題的至少一者，提供一種多通式激光脈沖展寬裝置，包括展寬組件，所述展寬組件包括多通道傳輸單元及色散介質，所述多通道傳輸單元包括相對保持間距設置的第一反射鏡、第二反射鏡，所述色散介質位于第一反射鏡與第二反射鏡之間；使入射光線經色散介質入射至第二反射鏡，經第二反射鏡反射后逆向經過色散介質入射至第一反射鏡，經第一反射鏡反射后又通過色散介質入射至第二反射鏡，再經第二反射鏡反射后又逆向經過色散介質入射至第一反射鏡，最后經第一反射鏡反射后經過色散介質出射導出。

作為優選，還包括入射光調節組件、出射光調節組件，所述入射光調節組件包括第三反射鏡、導入鏡，入射光線依次經第三反射鏡、導入鏡調節光線傳播路徑后經色散介質入射到第二反射鏡上；所述出射光調節組件包括：導出鏡、第四反射鏡，展寬后經過色散介質的出射光線依次經導出鏡、第四反射鏡調節光線傳播路徑后出射導出。

作為優選，所述色散介質位于第一反射鏡與第二反射鏡中間。

作為優選，所述導入鏡、導出鏡位于多通道傳輸單元內，所述導入鏡靠近第一反射鏡設置，所述導出鏡靠近第二反射鏡設置；

或者，所述導入鏡、導出鏡位于多通道傳輸單元外，所述第一反射鏡的離軸上設有光線進出口，所述導入鏡、導出鏡靠近第一反射鏡同側設置，入射光線、出射光線以不同方位角與導入鏡、導出鏡相配合并從光線進出口經過。