专利名称：线偏振啁啾超短激光脉冲的产生技术和补偿技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及超快光学技术和非线性光学技术领域，特别涉及一种线偏振啁啾超 短激光脉冲的产生技术和补偿技术。
背景技术：
超短(飞秒)激光脉冲产生于上世纪八十年代末。它的超高时间分辨特性同时 意味着它的宽光谱特性。啁啾脉冲放大技术充分利用它的宽光谱特性将超短脉冲的脉冲 功率推向了拍瓦(IO15W)高度。宽带光谱特性使得人们可方便地利用各种光学色散元件 (如棱镜或光栅)对光脉冲进行时间整形。高时间分辨率、丰富的光谱成分和超高的脉冲 功率使得超短脉冲激光在强场物理、超快成像、超精密加工和超快光通信等方面得到广 泛应用。然而，超短激光脉冲的宽带特性也给许多应用场合带来了不便，比如非线性频 率转换过程中的宽带相位匹配问题等。
发明内容本发明提出一种线偏振啁啾超短激光脉冲的产生技术，即使激光脉冲内不同光 谱分量具有不同的线偏振方向。同时也给出了相应的补偿技术，即使得激光脉冲内具有 不同的线偏振方向不同光谱分量重新具有同一的线偏振方向。本发明的技术方案如下一种线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置，包括飞秒激光器和旋光介质，飞秒激 光器产生的线偏振超短激光脉冲经过旋光介质后转变为线偏振啁啾超短激光脉冲。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置，其中，所述旋光介质是自然旋光介 质或磁致旋光介质。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置，其中，所述旋光介质是自然旋光介 质和磁致旋光介质的组合。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置，其中，所述磁致旋光介质是外加磁 场的磁致旋光晶体。一种线偏振啁啾超短激光脉冲产生方法，采用旋光介质使飞秒激光器产生的线 偏振超短激光脉冲转变为线偏振啁啾超短激光脉冲。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生方法， 质或磁致旋光介质。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生方法， 质和磁致旋光介质的组合。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生方法， 场的磁致旋光晶体。一种线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置，包括飞秒激光器、第一旋光介质、第 二旋光介质，飞秒激光器产生的线偏振超短激光脉冲经过第一旋光介质后转变为线偏振
其中，所述旋光介质是自然旋光介 其中，所述旋光介质是自然旋光介 其中，所述磁致旋光介质是外加磁啁啾超短激光脉冲，线偏振啁啾超短激光脉冲经过第二旋光介质后转变为线偏振超短激 光脉冲。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置，其中，第一旋光介质和第二旋光介 质是两个旋向相反且厚度相同的同类自然旋光介质的异构体。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置，其中，第一旋光介质和第二旋光介 质是两个型号相同且外加磁场方向相反的磁致旋光介质。一种线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置，包括飞秒激光器、旋光介质、反射 镜，飞秒激光器产生的线偏振超短激光脉冲经过旋光介质后转变为线偏振啁啾超短激光 脉冲，线偏振啁啾超短激光脉冲经过反射镜反射后再次进入旋光介质，经过旋光介质后 转变为线偏振超短激光脉冲。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置，其中，所述旋光介质是自然旋光介 质。一种线偏振啁啾超短激光脉冲补偿方法，采用第一旋光介质使飞秒激光器产生 的线偏振超短激光脉冲转变为线偏振啁啾超短激光脉冲，采用第二旋光介质使线偏振啁 啾超短激光脉冲转变为线偏振超短激光脉冲。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿方法，其中，第一旋光介质和第二旋光介 质是两个旋向相反且厚度相同的同类自然旋光介质的异构体。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿方法，其中，第一旋光介质和第二旋光介 质是两个型号相同且外加磁场方向相反的磁致旋光介质。一种线偏振啁啾超短激光脉冲补偿方法，采用旋光介质使飞秒激光器产生的线 偏振超短激光脉冲转变为线偏振啁啾超短激光脉冲，采用反射镜将线偏振啁啾超短激光 脉冲反射回旋光介质，线偏振啁啾超短激光脉冲再次经过旋光介质后转变为线偏振超短 激光脉冲。所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿方法，其中，所述旋光介质是自然旋光介 质。本发明的技术效果本发明线偏振啁啾超短激光脉冲的产生技术和补偿技术可有效地改善超短激光 脉冲在非线性频率转换过程中的宽带相位匹配效果，从而提高转换效率和带宽，还可用 于超短脉冲时间域整形。
图1是本发明线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置第一实施方式的示意图；图2是本发明线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置第二实施方式的示意图；图3为光波通过4.5mm厚的右旋石英旋光晶体后其偏振面转过角度和波长的关 系曲线图；图4为光波通过9.59mm厚的ZF6磁光玻璃后其偏振面转过的角度和波长的关系 曲线图；图5是本发明线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置第一实施方式的示意图；图6是本发明线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置第二实施方式的示意图7是本发明线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置第三实施方式的示意图。
具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例 对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。图1是本发明线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置第一实施方式的示意图。第一 实施方式的线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置包括飞秒激光器和石英旋光晶体。由图可见，飞秒激光器产生的线偏振超短激光脉冲的各个光谱分量振动方向是 一致的。所述线偏振超短激光脉冲通过一切割方向垂直于光轴方向的石英旋光晶体后转 变为线偏振啁啾超短激光脉冲。所述线偏振超短激光脉冲通过石英旋光晶体后，其线偏振特性不变，但其偏振 面发生偏转。其偏转的角度α可用下式表示α = nL (1)上式中η、L分别为旋光系数和光通过的石英旋光晶体的厚度。这里参数η有 个非常重要的特性就是它的大小与光波长有关，即旋光色散特性。由于旋光色散特性， 使得所述线偏振超短激光脉冲的不同光谱分量具有不同的线偏振方向。进一步地，为了便于理解，特举例如下假设输出脉冲宽度为50fs，中心波长 为800nm，则相应的谱宽约为20nm。此时该脉冲是线偏振的，而且脉冲的各个光谱分量 振动方向是一致的。让该脉冲通过一切割方向垂直于光轴的石英旋光晶体，其旋光的波 长相关性可用式(2)表示
权利要求
1.一种线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置，其特征在于包括飞秒激光器和旋光介 质，飞秒激光器产生的线偏振超短激光脉冲经过旋光介质后转变为线偏振啁啾超短激光 脉冲。
2.根据权利要求1所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置，其特征在于所述旋 光介质是自然旋光介质或磁致旋光介质。
3.根据权利要求1所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置，其特征在于所述旋 光介质是自然旋光介质和磁致旋光介质的组合。
4.根据权利要求2或3所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置，其特征在于所述 磁致旋光介质是外加磁场的磁致旋光晶体。
5.一种线偏振啁啾超短激光脉冲产生方法，其特征在于采用旋光介质使飞秒激光 器产生的线偏振超短激光脉冲转变为线偏振啁啾超短激光脉冲。
6.根据权利要求5所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生方法，其特征在于所述旋 光介质是自然旋光介质或磁致旋光介质。
7.根据权利要求5所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生方法，其特征在于所述旋 光介质是自然旋光介质和磁致旋光介质的组合。
8.根据权利要求6或7所述的线偏振啁啾超短激光脉冲产生方法，其特征在于所述 磁致旋光介质是外加磁场的磁致旋光晶体。
9.一种线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置，其特征在于包括飞秒激光器、第一旋 光介质、第二旋光介质，飞秒激光器产生的线偏振超短激光脉冲经过第一旋光介质后转 变为线偏振啁啾超短激光脉冲，线偏振啁啾超短激光脉冲经过第二旋光介质后转变为线 偏振超短激光脉冲。
10.根据权利要求9所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置，其特征在于第一旋 光介质和第二旋光介质是两个旋向相反且厚度相同的同类自然旋光介质的异构体。
11.根据权利要求9所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置，其特征在于第一旋 光介质和第二旋光介质是两个型号相同且外加磁场方向相反的磁致旋光介质。
12.一种线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置，其特征在于包括飞秒激光器、旋光介 质、反射镜，飞秒激光器产生的线偏振超短激光脉冲经过旋光介质后转变为线偏振啁啾 超短激光脉冲，线偏振啁啾超短激光脉冲经过反射镜反射后再次进入旋光介质，经过旋 光介质后转变为线偏振超短激光脉冲。
13.根据权利要求12所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿装置，其特征在于所述 旋光介质是自然旋光介质。
14.一种线偏振啁啾超短激光脉冲补偿方法，其特征在于采用第一旋光介质使飞秒 激光器产生的线偏振超短激光脉冲转变为线偏振啁啾超短激光脉冲，采用第二旋光介质 使线偏振啁啾超短激光脉冲转变为线偏振超短激光脉冲。
15.根据权利要求14所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿方法，其特征在于第一 旋光介质和第二旋光介质是两个旋向相反且厚度相同的同类自然旋光介质的异构体。
16.根据权利要求14所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿方法，其特征在于第一 旋光介质和第二旋光介质是两个型号相同且外加磁场方向相反的磁致旋光介质。
17.一种线偏振啁啾超短激光脉冲补偿方法，其特征在于采用旋光介质使飞秒激光器产生的线偏振超短激光脉冲转变为线偏振啁啾超短激光脉冲，采用反射镜将线偏振啁 啾超短激光脉冲反射回旋光介质，线偏振啁啾超短激光脉冲再次经过旋光介质后转变为 线偏振超短激光脉冲。
18.根据权利要求17所述的线偏振啁啾超短激光脉冲补偿方法，其特征在于所述 旋光介质是自然旋光介质。
全文摘要
本发明提出一种线偏振啁啾超短激光脉冲的产生技术和补偿技术，具体包括线偏振啁啾超短激光脉冲的产生装置、产生方法、补偿装置、补偿方法。所述线偏振啁啾超短激光脉冲产生装置包括飞秒激光器和旋光介质，飞秒激光器产生的线偏振超短激光脉冲经过旋光介质后转变为线偏振啁啾超短激光脉冲。本发明线偏振啁啾超短激光脉冲的产生技术和补偿技术可有效地改善超短激光脉冲在非线性频率转换过程中的宽带相位匹配效果，从而提高转换效率和带宽。另外该技术还可用于超短脉冲整形等领域。
文档编号H01S3/106GK102013627SQ201010512218
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者刘晋, 徐世祥, 曾选科, 邹达, 郑国梁 申请人:深圳大学