专利名称：一种实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统。可用于双色激光场或周期量级双色激光场，实现两束光源各自啁啾参数的独立调节。
背景技术：
现有的双色激光场系统都是在飞秒激光放大器的脉冲压缩器之后，将光源分为两束，倍频一束后再与另一束合束，构建双色场。由于两束光在强度、波长、偏振、延时重合这些参数上都可以分开调节，因此，在高次谐波产生紫外精密光谱的过程中，该种双色场方法被广泛应用。然而，该种方法应用的是同一个脉冲压缩器输出的光源，光所包含的啁啾量是相同的，一旦调节脉冲压缩器，后面分开的两束光的啁啾含量都会发生变化。因此，在现有所构建的双色场或周期量级的双色场中，啁啾参数是不可独立调节的。但是在高次谐波方法产生紫外精密光谱的过程中，光源的啁啾含量却又是一个非常重要的参数，直接影响最终获得的紫外精密光谱的光谱形式以及傅里叶变换后所得阿秒脉冲的时域宽度。因此，我们需要一种啁啾参数可被准确并独立调谐的双色激光场系统。
发明内容
本发明公开了一种实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统，目的是克服现有技术不能在使用双色激光场产生紫外光谱的同时实现两束光源啁啾参数独立调节的缺点。本发明从啁啾调节的源头——脉冲压缩器之前，即将光源分开，各自经过脉冲压缩器和后续调节后再合束，不仅可以保持原有双色激光场对紫外光谱的多参数调控功能，而且能够有效实现双色光源啁啾参数的独立调节，为后期紫外精密光谱的多维调控和获得变换极限的单个阿秒脉冲奠定基础。一种实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统，由一块分束片、两个脉冲压缩器、 两个中空光纤展宽压缩系统、一个反射镜延时系统组成，在飞秒激光器的脉冲压缩器入口处插入一块分束片，将光源分成两束，其中第一束光进入一套脉冲压缩器、中空光纤展宽压缩系统，另一束光路经平面反射镜B后进入另一套脉冲压缩器、中空光纤展宽压缩系统，然后经过反射镜延时系统、倍频晶体后，两束光通过一个合束片合为一束光，经可翻转的平面反射镜后，分别与高次谐波产生与探测装置、光谱位相干涉测量仪连接，构成双色激光场的啁啾参数独立调节系统，两束光在各自的光路上可实现啁啾、强度、波长、偏振、延时重合这些参数的独立调节。飞秒激光器中经过再生放大腔实现能量放大后的光，在脉冲压缩器中进行脉冲宽度的压缩。脉冲压缩器由光栅、直角反射镜延时系统和一块平面反射镜A构成。入射光被光栅色散展宽后，分成很多波长不同的光，这些不同波长的光经过固定在延时系统上的直角镜和平面反射镜后，回到光栅时所走的光程是不同的，该系统即通过调节延时系统改变直角镜和光栅间的距离，便可调整不同波长之间的光程差，从而实现最终输出光源的脉冲宽度的调整。对于可实现的最窄脉冲宽度而言，此时称为零啁啾状态，而脉冲宽度大于最窄脉冲宽度的状态称之为啁啾状态，对应的脉冲内所包含的脉冲宽度信息称为啁啾量。这样， 我们在实际操作过程中，只要恰当改变直角镜和光栅间的距离，便可实现输出光源的啁啾参数的调节。中空光纤展宽压缩系统是目前较为成熟的、用于压缩飞秒光源脉冲宽度的器件， 最窄可获得周期量级的飞秒脉冲。这一系统主要由中空光纤系统和几对啁啾镜组成。中空光纤内充有惰性气体，飞秒激光在光纤内与惰性气体发生强非线性作用，光谱被展宽，再通过啁啾镜对其进行脉宽压缩。该系统可以根据实际需要，调整最后获得的脉冲宽度。我们的双色激光场啁啾调节系统对于各种脉冲宽度的光源都是适用的。而光的脉冲宽度越窄， 调节其啁啾含量对紫外精密光谱的影响越明显。合束片是用来实现两束双色光源的共线传播，该合束镜片可根据实际情况选择对应其光源波长的增透膜和反射膜，从而实现两束光源能量的最低损耗。此外，对于周期量级飞秒光源合束的特殊情况而言，我们不能忽视该镜片对两束光源脉冲宽度的影响。此时，我们也可以利用独立的啁啾调节系统，分别对两束光源进行啁啾预补偿，这样，既可以不影响整个系统的能量，又可以保证每束光源的脉冲宽度。本发明的优点和积极效果1.使用了两个脉冲压缩器，对飞秒放大器中能量放大后的光进行单独的脉冲压缩，从而可以获得啁啾可独立调节的两束激光光源；2.本发明结构简单、易操作，且调节的结果稳定。在实际操作过程中，只要恰当改变直角镜和光栅间的距离，便可实现输出光源的啁啾参数的独立调节。既不影响另一束光路的啁啾调节，也可以根据后续的实际光路(例如周期量级光源的获得、偏振片的引入)恰当改变啁啾量，保证每束光源的准确脉冲宽度；3.该双色激光场啁啾调节系统对于各种脉冲宽度的光源都是适用的，在不需要最后输出的脉冲宽度窄于激光器本身的脉冲宽度情况下，可以略去中空光纤展宽压缩系统， 使得系统更为简洁、易调谐；4.将该方法应用到高次谐波产生的过程中时，除了可以实现紫外精密光谱的有效产生，还能对生成的紫外精密光谱进行啁啾含量、光谱形式的精密和实时控制。
图1为本发明实施例1实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统结构示意图。1.飞秒激光器中经过再生放大腔实现能量放大后的光脉冲，2.平面反射镜A， 3.光栅，4.直角反射镜延时系统，5.脉冲压缩器，6.平面反射镜B，7.可调衰减片，8.中空光纤展宽压缩系统，9.高次谐波产生与探测装置，10.分束片，11.偏振片，12.反射镜延时系统，13.倍频晶体，14.合束片，15.可翻转的平面反射镜，16.光谱位相干涉测量仪。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明进行详细描述。一种实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统，结构如图1所示，由一块分束片 10、两个脉冲压缩器5、两个中空光纤展宽压缩系统8、一个反射镜延时系统12组成，在飞秒激光器的脉冲压缩器5的入口处插入一块分束片10，将光源分成两束，其中第一束光直接进入一套脉冲压缩器5、中空光纤展宽压缩系统8，另一束光经平面反射镜B后进入另一套脉冲压缩器5、中空光纤展宽压缩系统8，然后经过反射镜延时系统12、倍频晶体13后，两束光通过一个合束片14合为一束光，经可翻转的平面反射镜15后，分别与高次谐波产生与探测装置9、光谱位相干涉测量仪16光路连接，构成双色激光场的啁啾参数独立调节系统，两束光在各自的光路上可实现啁啾、强度、波长、偏振、延时重合这些参数的独立调节。
以下实施例激光器输出光中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs，以BBO倍频晶体 13获得SOOnm光源的倍频光为例，具体实现双色激光场的啁啾参数独立调节过程如下由飞秒激光器中经过再生放大腔实现能量放大后的光脉冲1，进入脉冲压缩器5，通过调节光栅3与直角反射镜延时系统4之间的相对距离来实现其脉冲啁啾量的调节。该啁啾可调的激光脉冲通过可调衰减片7调节其强度后，会聚到中空光纤展宽压缩系统8中，可获得脉宽可调谐的啁啾飞秒激光(脉宽范围40 4fs)。此时，在1 1分束片10和合束片14处并联另一路完全相同的可独立调谐的啁啾飞秒激光。在这一路中也添加了一块可调衰减片7，方便激光强度的连续调节；增添了一块BBO倍频晶体13用于获得400nm的光源，其偏振状态通过偏振片11来改变。将偏振片11放置在中空光纤展宽压缩系统8之前，可以避免在周期量级光源的情况下，偏振片11对周期量级光源能量的损耗。合束片14将800和 400nm的光源合束成为共线传播的双色激光场，两者在时间上的重合通过反射镜延时系统 12来调整。该合束后的光源进入高次谐波的产生和探测装置9，实现紫外精密光谱的有效产生和多维调控，调控的参数包括800nm和400nm这两束光各自的强度、脉宽、啁啾量以及相对偏振。此外，这一共线传播的双色激光场所包含的啁啾信息，可以通过可翻转的平面反射镜15反射到光谱位相干涉测量仪16中去，不断的加以测量确定。
权利要求
1. 一种实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统，由一块分束片、两个脉冲压缩器、两个中空光纤展宽压缩系统、一个反射镜延时系统组成，其特征在于在飞秒激光器的脉冲压缩器入口处插入一块分束片，将光源分成两束，其中第一束光进入一套脉冲压缩器、中空光纤展宽压缩系统，另一束光经平面反射镜B后进入另一套脉冲压缩器、中空光纤展宽压缩系统，再经过反射镜延时系统、倍频晶体，两束光通过一个合束片合为一束光，经可翻转的平面反射镜后，分别与高次谐波产生与探测装置、光谱位相干涉测量仪连接，构成双色激光场的啁啾参数独立调节系统。
全文摘要
本发明涉及一种实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统，在飞秒激光器的脉冲压缩器入口处插入一块分束片，将光源分成两束，第一束光进入一套脉冲压缩器、中空光纤展宽压缩系统，另一束光经平面反射镜B后进入另一套脉冲压缩器、中空光纤展宽压缩系统，然后经过反射镜延时系统、倍频晶体后，两束光通过一个合束片合为一束光，经可翻转的平面反射镜后，分别与高次谐波产生与探测装置、光谱位相干涉测量仪连接，构成双色激光场的啁啾参数独立调节系统。本发明可对飞秒放大器中能量放大后的光进行单独脉冲压缩，获得啁啾可独立调节的两束激光光源；结构简单易操作。
文档编号H01S3/00GK102255225SQ20111013334
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者庄松林, 张冬生, 彭滟, 曹剑炜, 朱亦鸣, 秦汉, 陈麟 申请人:上海理工大学