[发明专利]可调谐环形腔激光脉冲滤波整形装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光脉冲滤波整形技术领域，具体指一种由四个或四个以上垂直记录结构的局域体全息光栅、一个偏振旋转器和一个检偏器组成闭合的可调谐环形腔，通过增加局域体全息光栅的数量或者精密调节环形腔内每个局域体全息光栅之间的距离，实现对激光脉冲的可调谐滤波整形。

背景技术

近年来，超短激光脉冲由于丰富的频谱以及较高的分辨率，目前已在光通信和光学信号处理中得到广泛应用，具有广阔的应用前景。光脉冲滤波整形技术是超短激光脉冲产生和调制的补充手段。另一方面，具有信息处理功能的全息器件是光学信息处理的主要器件之一。集成化和全光化是光学器件的发展方向。体全息光学元件作为一种全光化的衍射光学元件，将在三维光学系统的微小化集成方面发挥其独特的优势。

人们已经发展了一系列光波合成或激光脉冲整形的技术方法，其中，在激光脉冲滤波整形领域常用的是4f结构的零色散脉冲压缩技术。([1]D.E.Leaird,A.M.Weiner,“Femtosecond direct space-to-time pulse shaping in an integrated-optic configuration,”Opt.Lett.2004,29:1551-1553.)入射超短光脉冲的各频率成分由第一块光栅在空间被色散开，然后由透镜聚焦到其后焦平面上形成衍射极限光斑，它将光栅的角色散转换成透镜后焦平面上的空间分离。具有空间分布的振幅和位相型模板被置于该平面处，对各Fourier分量进行调制，第二个透镜和光栅将经过“修饰”的各频率成分重新合成为单一准直光束，就获得了整形的输出脉冲。但是，当脉冲很窄时，透镜的色散很大，而且，固定空间掩膜板不能实现光学相位的连续调制。

2006年，C.Wang等人用光折变全息体光栅对超短脉冲进行脉冲整形。(ChunhuaWang,LirenLiu,et.al.,Pulse shaping properties of volume holographic gratings in anisotropic media,J.Opt.Soc.A.A,23(12):3191-3196(2006)，但是，文献中的体全息光栅是一维无限大的体光栅，在实际应用中激光束是有限尺寸的，而且单一固定的体全息光栅整形输出脉冲的带宽和波形是不可调谐的，如果需要的脉冲波形或带宽发生变化，要重新记录一块新的体光栅。因此，能自动控制的、可调谐的激光脉冲滤波整形技术成为新的技术攻关目标。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种可调谐环形腔激光脉冲滤波整形装置，通过增加局域体全息光栅的数量或者精密调节环形腔内每个局域体全息光栅之间的距离，实现对激光脉冲的可调谐滤波整形。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种可调谐环形腔激光脉冲滤波整形装置，包括至少四个局域体全息光栅和对应的位置控制器，起偏器，偏振旋转器，检偏器，脉冲测量仪器及总控计算机，入射激光脉冲经过起偏器后，垂直照射到第一局域体全息光栅上，其衍射光经过偏振旋转器后，垂直照射到第二局域体全息光栅上，其衍射光垂直照射到第三局域体全息光栅上，其衍射光垂直照射到第四局域体全息光栅上，其衍射光经过检偏器后，再垂直照射到第一局域体全息光栅上，输出的衍射光照射到脉冲测量仪器上显示出激光脉冲的波形，总控计算机根据整形需要由位置控制器移动相应的局域体全息光栅的位置，实现激光脉冲的滤波整形。

所述的可调谐环形腔内每个局域体全息光栅对应一个位置控制器，位置控制器根据整形需要移动对应的局域体全息光栅的相对位置，所有位置控制器由总控计算机控制。

所述的每个局域体全息光栅都由两束准直扩束且传播方向垂直的连续激光干涉产生正方体或长方体结构的局域体全息光栅，每个局域体全息光栅的读出光和衍射光的方向垂直。

进一步，所述的偏振旋转器将衍射光的偏振态旋转90度，可任意设置在第一局域体全息光栅和第二局域体全息光栅之间，第二局域体全息光栅和第三体全息光栅之间，第三局域体全息光栅和第四局域体全息之间，第四局域体全息光栅和检偏器之间。

所述的检偏器的透光轴和起偏器的透光轴垂直，禁止第一局域体全息光栅的透射光通过，而让第四局域体全息光栅的衍射光通过。

本发明的可调谐环形腔激光脉冲滤波整形装置的特点在于包括预整形、环形腔结构优化、环形腔结构调整等程序，包括下列步骤：

A.输入待整形激光脉冲；

B.可调谐环形腔对待整形激光脉冲通过四个局域体全息光栅的衍射光互连进行初步整形；