本申请涉及超快激光技术和非线性光学领域,特别是涉及一种脉冲压缩器及色散调节方法。
背景技术:
1、在飞秒脉冲激光器的应用中,脉冲压缩技术是一项至关重要的技术。脉冲压缩技术可以将飞秒脉冲激光器的输出脉冲宽度进一步压缩,从而获得更短的脉冲宽度和更高的峰值功率。这对于实现更精细的时间控制和更高的能量密度至关重要。
2、然而,在飞秒脉冲激光器领域,传统的脉冲压缩方法存在一定的局限性。具体而言,现有技术采用首次压缩器件、脉冲频谱展宽器件(如多通腔)和二次压缩器件的光路结构,通过二次压缩器件对脉冲频谱展宽器件引入的正啁啾进行色散补偿。首先,由于包含多个光学元件,脉冲压缩系统的结构变得复杂,不仅增加了设计和制造的难度,也提高了成本。其次,系统体积的庞大不仅限制了其应用场景,也增加了运输和安装的难度。再者,调节诸元的过多导致系统的稳定性较差,调节过程复杂,且需要专业的操作人员。
3、因此,如何提高脉冲压缩系统的集成度,成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够提高系统集成度的脉冲压缩器。
2、第一方面,本申请提供了一种脉冲压缩器,所述脉冲压缩器包括光路耦合模块和频谱展宽及色散补偿模块;
3、其中,所述光路耦合模块,包括平面反射镜和楔形小反射镜,用于控制待压缩脉冲耦合进频谱展宽及色散补偿模块的入射位置和入射角度;所述待压缩脉冲为飞秒激光器输出的激光脉冲;
4、所述频谱展宽及色散补偿模块,包括一对凹面反射镜构成的多通腔、预设数量个石英片,所述凹面反射镜内表面设置有高反介质膜,所述多通腔用于对所述待压缩脉冲进行频谱展宽和色散补偿,得到压缩脉冲。
5、在其中一个实施例中,所述多通腔,用于将所述待压缩脉冲折叠反射,并通过所述高反介质膜对所述待压缩脉冲进行色散补偿;所述预设数量个石英片并排设置于所述多通腔的中心位置,用于在每次折叠反射时透过光束,并激发光学非线性效应,以对所述待压缩脉冲进行频域频谱展宽。
6、在其中一个实施例中,所述高反介质膜产生的负色散量大于光学非线性效应产生的正色散量。
7、在其中一个实施例中,所述激光脉冲入射模块还包括设置于所述平面反射镜对前端的整形透镜组,用于对所述待压缩脉冲进行光束整形。
8、在其中一个实施例中,所述频谱展宽及色散补偿模块还包括设置于激光出射方向的透镜,用于将所述压缩脉冲进行准直输出。
9、在其中一个实施例中,所述凹面反射镜直径为50mm,凹面曲率半径为500mm,间距为250mm。
10、在其中一个实施例中,所述高反介质膜的反射谱中心波长1030nm,反射率>99%,所述高反介质膜在1030nm波长呈负色散特性,色散系数-800fs2@1030nm
11、第二方面,本申请还提供了一种色散调节方法,应用于如第一方面中任一项所述的脉冲压缩器,包括:
12、s1:通过整形透镜组对待压缩脉冲进行光束整形;
13、s2:控制整形后的待压缩脉冲以预定的入射位置和入射角度,进入由一对凹面反射镜构成的多通腔;
14、s3:在待压缩脉冲在多通腔内折叠反射时,通过预设数量个并排设置于多通腔中心位置的石英片激发光学非线性效应,对待压缩脉冲进行频域频谱展宽,并通过凹面反射镜内表面的高反介质膜对待压缩脉冲进行色散补偿;
15、s4:通过调整待压缩脉冲的初始啁啾、初始光强、多通腔的反射次数参数,实现多通腔中引入的正色散与反射膜负色散的精确互补,从而得到压缩脉冲;
16、s5:通过设置于激光出射方向的透镜将压缩脉冲进行准直输出。
17、在其中一个实施例中,所述调整待压缩脉冲的初始啁啾、初始光强、多通腔的反射次数等参数,包括:改变入射脉冲的光强、调节所述脉冲压缩器至不同脉宽、微调多通腔的导入小反射镜角度以改变反射次数。
18、在其中一个实施例中,所述方法还包括:
19、在调节过程中,通过自相关仪等测量装置实时监测脉冲宽度的变化,以实现脉冲啁啾特性与多通腔负色散量的精确平衡,从而获得近零啁啾压缩脉冲。
20、上述脉冲压缩器,包括光路耦合模块和频谱展宽及色散补偿模块;其中,光路耦合模块,包括平面反射镜和楔形小反射镜,用于控制待压缩脉冲耦合进频谱展宽及色散补偿模块的入射位置和入射角度;待压缩脉冲为飞秒激光器输出的激光脉冲;频谱展宽及色散补偿模块,包括一对凹面反射镜构成的多通腔、预设数量个石英片,凹面反射镜内表面设置有高反介质膜,多通腔用于对待压缩脉冲进行频谱展宽和色散补偿,得到压缩脉冲。通过采用高反介质膜实现了对飞秒脉冲的高效色散补偿,简化了系统结构,提高了系统的稳定性和集成度。
1.一种脉冲压缩器,其特征在于,所述脉冲压缩器包括光路耦合模块和频谱展宽及色散补偿模块;
2.根据权利要求1所述的脉冲压缩器,其特征在于,所述多通腔,用于将所述待压缩脉冲折叠反射,并通过所述高反介质膜对所述待压缩脉冲进行色散补偿;所述预设数量个石英片并排设置于所述多通腔的中心位置,用于在每次折叠反射时透过光束,并激发光学非线性效应,以对所述待压缩脉冲进行频域频谱展宽。
3.根据权利要求1所述的脉冲压缩器,其特征在于,所述高反介质膜产生的负色散量大于光学非线性效应产生的正色散量。
4.根据权利要求1所述的脉冲压缩器,其特征在于,所述激光脉冲入射模块还包括设置于所述平面反射镜对前端的整形透镜组,用于对所述待压缩脉冲进行光束整形。
5.根据权利要求1所述的脉冲压缩器,其特征在于,所述频谱展宽及色散补偿模块还包括设置于激光出射方向的透镜,用于将所述压缩脉冲进行准直输出。
6.根据权利要求1所述的脉冲压缩器,其特征在于,所述凹面反射镜直径为50mm,凹面曲率半径为500mm,间距为250mm。
7.根据权利要求1所述的脉冲压缩器,其特征在于,所述高反介质膜的反射谱中心波长1030nm,反射率>99%,所述高反介质膜在1030nm波长呈负色散特性,色散系数-800fs2@1030nm。
8.一种色散调节方法,其特征在于,应用于如权利要求1-7中任一项所述的脉冲压缩器,包括:
9.根据权利要求8所述的色散调节方法,其特征在于,所述调整待压缩脉冲的初始啁啾、初始光强、多通腔的反射次数等参数,包括:改变入射脉冲的光强、调节所述脉冲压缩器至不同脉宽、微调多通腔的导入小反射镜角度以改变反射次数。
10.根据权利要求8或9所述的色散调节方法,其特征在于,所述方法还包括: