[发明专利]可调脉冲间隔的共光路超短激光脉冲分束方法和分束装置

说明书

技术领域

 本发明涉及超短激光脉冲分束领域，特别是指一种由飞秒激光单脉冲获得飞秒激光四脉冲的分束结构和方法。

背景技术

飞秒激光是一种以脉冲形式发射的激光，持续时间在飞秒量级。由于飞秒激光具有高瞬间功率、高靶向聚焦定位精度和超短脉冲宽度等特点，在微加工和超快过程探测等领域被广泛应用。其中，通过对飞秒激光多脉冲泵浦的超快瞬态过程的研究，可获得许多物质结构变化或能量转化等领域的重要结果，如何实现对飞秒激多脉冲的分束和脉冲间隔的调节显得尤为重要。

目前，对飞秒激光的脉冲分束的器件主要有分光平片、双折射晶体、光栅等。在这些方法中，双折射晶体和光栅无法对脉冲间隔方便地进行调节，因此，用分光平片及延迟线的组合形成了一种有效而且简单的脉冲间隔调节方式。但是，对于多脉冲（大于2）的分束，用分光平片的分束方法存在结构复杂，调节步骤多等问题而被抛弃。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种可调脉冲间隔的共光路超短激光脉冲分束方法和分束装置，可一步将单一超短激光脉冲分束为脉冲间隔同步可调、共线传输、能量均等且偏振状态一致的四个超短激光子脉冲。

 

本发明首先提供了一种可调脉冲间隔的共光路超短激光脉冲分束方法，该方法包括：

第1、将超短激光单脉冲经过第一片分光平片（BS₁）分束后得到两个具有超短脉宽与脉冲间隔的子脉冲；

第2、第1步得到的两个子脉冲分别进入第二延迟线结构（ DL₂）和第三延迟线结构的第一组成部分（DL₃-1），再经过第二片分光平片（BS₂）再次分束，得到四个子脉冲；

第3、将第2步再次分束后得到的四个子脉冲分别进入第一延迟线结构（DL₁）和第三延迟线结构的第二组成部分（DL₃-2），其中在第三延迟线结构的第二组成部分（DL₃-2）前面接有一个转镜，在第三延迟线结构的第二组成部分（DL₃-2）后面接有一个爬高器折返并爬高光路，再次经过第二片分光平片（BS₂）合束得到四个共线传输子脉冲；

第4、在满足                                               的初始光程的条件下，式中h₁表示第一分光平片到第二延迟线结构的实际距离，h₂表示第三延迟线结构到第二分光平片的实际距离，h₃表示第一延迟线结构到第二分光平片的实际距离，h₄表示第二分光平片到爬高器（elevator₂）之间的光程距离，即第三延迟线结构的第二组成部分和第一延迟线结构的光程差是第二延迟线结构和第三延迟线结构的第一组成部分的光程差的两倍时，通过调节第三延迟线结构（DL₃）实现脉冲间隔同步可调；

其中，第一延迟线结构（DL₁）和第二延迟线结构（DL₂）均由一个反射镜对组成，第一延迟线结构（DL₁）是由两个反射镜组成的光束拔高器；第三延迟线结构的第一组成部分（DL₃-1）和第三延迟线结构的第二组成部分（DL₃-2）分别由一个反射镜对组成，即第三延迟线结构（DL₃）是由两个反射镜对组成的一套组合式延迟系统。

 

本发明同时还提供了一种可调脉冲间隔的共光路超短激光脉冲分束装置，该装置包括：十一个反射镜、两个分光平片和三个精密平移台，其中八个反射镜即4个反射镜对分别构成四个延迟线结构；

第一片分光平片（BS₁），用于将超短激光单脉冲分束为两个具有超短脉宽与脉冲间隔的子脉冲；

第二延迟线结构（DL₂）：位于第一片分光平片的反射光路上，由一对反射镜组成，用于转折光路以及调整第一分光平片分束出的双脉冲的脉冲延迟量；

第三延迟线结构的第一组成部分（DL₃-1）：位于第一片分光平片的透射光路上，由一对反射镜组成，同样用于转折光路以及调整第一分光平片（BS₁）分束出的双脉冲的脉冲延迟量；