[发明专利]基于切伦科夫辐射实现亚飞秒级超短脉冲合成的方法

摘要

本发明公开了一种基于切伦科夫辐射实现亚飞秒级超短脉冲合成的方法，包括步骤1，建立基准光路，将非线性晶体置于六维旋转平移台上，旋转六维旋转平移台调节非线性晶体的角度，使非线性切伦科夫辐射在非线性晶体内表面发生，步骤2，据入射激光在非线性晶体内表面反射的角度确定各阶倍频光在晶体中的非线性切伦科夫辐射角，步骤3，入射激光产生的基频光、二倍频光、三倍频光、四倍频光、五倍频光及更高阶倍频光沿各自辐射角出射，经过振幅型液晶光调制器、相位型液晶光调制器调制后，经第二色散棱镜，各阶光波传输方向由平行变为汇聚，经第三色散棱镜后，合成一束亚飞秒级超短脉冲。本发明实现亚飞秒级光波形合成过程，高效率、高保真度。

主权项

一种基于切伦科夫辐射实现亚飞秒级超短脉冲合成的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，建立基准光路，所述基准光路包括六维旋转平移台(1)、非线性晶体(2)、第一色散棱镜(3)、振幅型液晶光调制器(4)、相位型液晶光调制器(5)、第二色散棱镜(6)、第三色散棱镜(7)，所述非线性晶体(2)置于六维旋转平移台(1)上，入射激光(8)在非线性晶体(2)内偏振沿非线性晶体光轴方向，入射激光(8)在非线性晶体(2)的内表面发生全内反射，旋转六维旋转平移台(1)调节非线性晶体(2)的角度，使非线性切伦科夫辐射在非线性晶体(2)内表面发生，步骤2，根据入射激光(8)在非线性晶体(2)内表面反射的角度确定各阶倍频光在晶体中的非线性切伦科夫辐射角，利用所得数据设计光路及各光学元件参数，保证各阶光波的时间同步，所述的各阶倍频光在非线性晶体(2)中的非线性切伦科夫辐射方向与基频光反射面法线方向的夹角为θm，所述θm满足关系式nmsinθm＝n1sinα，其中所述的m为倍频光的阶数，均为正整数，基频光取m＝1；nm为各阶光波的折射率；α为入射激光(8)在非线性晶体(2)内表面入射方向与反射面法线方向的夹角，θm为各阶光波的切伦科夫辐射角；步骤3，入射激光(8)产生的基频光(9)、二倍频光(10)、三倍频光(11)、四倍频光(12)、五倍频光(13)及更高阶倍频光沿各自的辐射角出射，在空间中依次排列，经第一色散棱镜(3)后水平传输，根据最终所需超短脉冲的波形，经过傅立叶光谱合成算法得到各光束的相对振幅Am及相位所述的傅立叶光谱合成算法为其中E为合成脉冲的电场；Am为各阶光波的电场振幅；ω为基频光的角频率；为相邻阶数倍频光相位差，利用振幅型液晶光调制器(4)及相位型液晶光调制器(5)调节各光束的振幅Am及相位保证相邻阶数倍频光相位差相等，所述基频光(9)、二倍频光(10)、三倍频光(11)、四倍频光(12)、五倍频光(13)依次经过振幅型液晶光调制器(4)、相位型液晶光调制器(5)调制后，经过第二色散棱镜(6)，各阶光波传输方向由平行变为汇聚，经第三色散棱镜(7)后，合成为一束亚飞秒级超短脉冲(14)，所述基频光(9)、二倍频光(10)、三倍频光(11)、四倍频光(12)、五倍频光(13)经过第一色散棱镜(3)、第二色散棱镜(6)、第三色散棱镜(7)后各光束的光程相同，满足各阶光波在第三色散棱镜(7)合成时的时间同步要求。