[發明專利]基于空芯反諧振光纖的飛秒激光同步裝置及方法

在審

• 申請號: 202310018290.1
• 申請日: 2023-01-06
• 公開（公告）號: CN115995747A
• 公開（公告）日: 2023-04-21
• 發明（設計）人: 李洪陽;嚴川川;黃志遠;王新亮;宋立偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;G02B6/02;G02F1/35
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于空芯反諧振光纖的飛秒激光同步裝置及方法，包括：第一反射鏡、第二反射鏡、平衡光學互相關器、第一透鏡、第一真空腔室、空芯反諧振光纖、第二真空腔室、第二透鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、光學延遲線和控制單元；飛秒激光脈沖的時間漂移由平衡光學互相關器測量；當平衡互相關信號不為零時，兩激光脈沖間存在時間漂移，漂移量由平衡互相關信號強度表示，漂移方向由互相關信號正負表示。將互相關信號傳送至控制單元處理并生成控制信號，控制光學延遲線，將平衡光學互相關信號鎖定為零，即通過閉環反饋控制實現兩飛秒激光脈沖長時間的同步。本發明實現兩束飛秒激光長時間同步，可用于超短脈沖激光同步控制、超快泵浦?探測實驗研究等領域。

技術領域

本發明涉及的是一種基于空芯反諧振光纖的飛秒激光同步裝置及方法，可用于超短脈沖激光同步控制、超快泵浦-探測實驗研究等領域，屬于激光物理與技術領域。

背景技術

隨著信息時代的發展，光纖憑借著傳輸速度快、傳輸損耗低、通信容量大、原材料便宜易獲得等優點，在現代信息通信領域擁有舉足輕重的地位。空間中激光的傳輸受限于光學元件所處位置，在一些要求激光位置靈活的場景利用光纖傳輸激光是有效的措施。對于傳統的實芯光纖，激光的波長及傳輸帶寬受到材料的限制，而且傳輸的損耗和非線性較大，這極大地限制了激光的傳輸距離，同時實芯光纖傳輸高功率激光時出現的熱效應也會損壞光纖。伴隨著微小尺度光纖結構設計能力與現代制備與加工技術的提升，各種微結構光纖被設計出來。空芯反諧振光纖的出現有效解決了實芯光纖的不足，其與實芯光纖相比具有小的非線性、低色散、低損耗、寬帶傳輸窗口以及接近空氣的傳輸速度等優點，在高功率傳能方面具有無與倫比的優勢。

自啁啾脈沖放大技術(chirped-pulse?amplification,CPA)和光參量啁啾脈沖放大技術(optical?parametric?chirped-pulse?amplification,OPCPA)發明以來，激光器的峰值功率達到了10PW，正在向百PW峰值功率邁進。超強的峰值功率提供了極端的物理條件，令激光與物質的相互作用進入了新的階段，促進了強場物理、原子和分子科學、化學及生物等領域的發展和進步。然而，長距離激光傳輸中環境氣流、機械振動、溫度等因素會影響激光脈沖之間的相對時間延遲，導致激光脈沖之間產生劇烈的時間漂移，激光脈沖之間的時間漂移限制了類似超快泵浦-探測要求高精度時間同步等實驗的執行。因此，設計一個高精度時間同步系統以同步不同飛秒激光是必需的。2014年，張志鈞等人提出了超短激光脈沖飛秒量級延時同步方法(授權號為CN103887693B)，運用頻譜干涉方法在飛秒精度內控制測量并監控同源兩束飛秒脈沖間的延時。頻譜干涉方法需要較寬的激光頻譜，對于窄帶激光無法實施，并且更易受到激光脈沖能量變化，指向性抖動，頻譜變化等參數的影響。2015年，崔勇等人提出了一種超短脈沖時間同步的測量裝置及測量方法(授權號為CN105157857B)，基于光學互相關的方法實現了兩束超短脈沖高精度時間同步。但是該方法中激光脈沖不僅易受空間環境的影響，降低了時間同步精度，而且因為激光脈沖在自由空間中傳輸，不適合在長距離復雜環境的大型激光裝置中進行同步測量。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于空芯反諧振光纖的飛秒激光同步裝置及方法，通過使用空芯反諧振光纖傳輸飛秒激光，一方面能夠在復雜情況下傳輸飛秒激光，而且能夠排除外界環境對飛秒激光的影響，提高了同步精度。另一方面，空芯反諧振光纖具備傳輸高能量飛秒激光、無色散等特征，大大的提高了飛秒激光的傳輸能量和同步裝置的集成度。

本發明的目的在于提供一種基于空芯反諧振光纖的飛秒激光同步裝置及方法。

為了達到上述發明目的，本發明專利提供的技術方案如下：

一種基于空芯反諧振光纖的飛秒激光同步裝置，其特征在于，該同步裝置包括有第一反射鏡、第二反射鏡、平衡光學互相關器、第一透鏡、第一真空腔室、空芯反諧振光纖、第二真空腔室、第二透鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、光學延遲線和控制單元；