超连续光产生装置的制作方法

专利检索2022-05-11  0



1.本实用新型涉及一种超连续光产生装置,特别涉及激光技术领域。


背景技术:

2.1970年,alfano第一次观察到超连续光产生现象,自此之后,此现象一直吸引着学者们持续不断的研究热情。时至今日,关于超连续光产生的研究已经是激光技术领域的一个很重要的研究热点。超连续光产生技术能够提供理想的超连续种子光源,其谱段极广,覆盖从紫外到红外频率范围,相干性好,因此在超快光谱、光学显微镜、埃秒科学、光学频率梳和光参量放大等等研究领域扮演着重要作用。
3.一般情况下,在设计和利用超连续光产生技术来获取超连续光源的时候,我们通常通过调节基频光的光功率、光斑尺寸大小,超连续光产生介质的种类和厚度,还有装置里的透镜焦距来调节产生的超连续光质量。然而,这些调整方式需要复杂的光路设计,且调整精度不高,微调不方便。因此我们需要一种能够方便且高精度的调整超连续光产生整个过程的装置。


技术实现要素:

4.针对上述问题,本实用新型的目的是提供一种超连续光产生装置。
5.为实现上述目的,本实用新型采取以下技术方案:
6.一种超连续光产生装置,其包括:包括色散光栅(1)、柱透镜(2)、反射镜(3)、挡光板(4)、聚焦透镜(5)、超连续光产生介质(6)、准直透镜(7)、入射基频光(8)、出射基频光(9)、发散超连续光(10)和准直超连续光(11),所述色散光栅(1)设于所述柱透镜(2)的一侧且距离为柱透镜焦距处,所述反射镜(3)设于所述柱透镜(2)的另一侧且距离为柱透镜焦距处,所述挡光板(4)设于所述反射镜(3)表面处,所述聚焦透镜(5)设于所述色散光栅(1)的出光光线上,所述超连续光产生介质(6)设于所述聚焦透镜的焦点处上,所述准直透镜(7)设于所述超连续光产生介质(6)的出射光线且间隔距离为准直透镜(7)焦距处。所述的入射基频光(8)经所述的色散光栅(1)色散后,从时间域傅里叶变换到空间域,不同频率组分占据不同的空间分布,所述挡光板(4)在傅里叶面上对某些光学频率进行遮挡,因此只有未被遮挡的光频率可被所述的反射镜(3)反射,再次经由所述的色散光栅(1)从空间域反傅里叶转换回时间域,所述的出射基频光(9)和入射基频光(8)具有不一样的光谱带宽,也因此具有不同的脉冲长度和峰值功率,以此来控制超连续光产生过程。所述的出射基频光(9)被所述的聚焦透镜(5)聚焦到所述的超连续光产生介质(6)中产生超连续光,不同频率的光具有不同的发散角度,在超连续光产生介质(6)中产生的发散超连续光(10)出射后被所述的准直透镜(7)进行准直,准直超连续光(11)作为整体超连续光产生装置的输出。
7.所述基频光为脉冲输出的激光。
8.所述的聚焦透镜(5)的焦距可以是50mm、100mm、150mm或200mm。
9.所述的准直透镜(7)的焦距可以是50mm、100mm、150mm或200mm。
10.所述的聚焦透镜(5)和所述的准直透镜(7)可以为同等焦距的凹面反射镜。
11.所述的超连续光产生介质(6)可以为al2o3晶体、caf2晶体或yag晶体。
12.所述的超连续光产生介质(6)厚度可以为2mm、3mm、4mm或5mm。
13.本实用新型由于采取了以上技术方案,其具有以下优点:本实用新型通过挡光板在傅里叶面上对基频光频率带宽进行控制,进而调控基频光脉冲长度和峰值功率,从而达到对后续超连续光产生的调控,整个装置构造简单,且可以很方便容易的对超连续光产生过程进行高精度调整;本实用新型由于对基频光脉冲长度进行了调整,可以有效抑制过强的非线性效应产生多束超连续光的情况。
附图说明
14.图1为本实用新型实施例1的装置结构图
15.图2为本实用新型实施例2的装置结构图
具体实施方式
16.实施例1
17.请参阅图1,本实用新型所述的一种超连续光产生装置,其包括:色散光栅(1)、柱透镜(2)、反射镜(3)、挡光板(4)、聚焦透镜(5)、超连续光产生介质(6)和准直透镜(7),所述色散光栅(1)设于所述柱透镜(2)的一侧且距离为柱透镜焦距处,所述反射镜(3)设于所述柱透镜(2)的另一侧且距离为柱透镜焦距处,所述挡光板(4)设于所述反射镜(3)表面处,所述聚焦透镜(5)设于所述色散光栅(1)的出光光线上,所述超连续光产生介质(6)设于所述聚焦透镜的焦点处上,所述准直透镜(7)设于所述超连续光产生介质(6)的出射光线且间隔距离为准直透镜(7)焦距处。
18.在室温下,用商用飞秒脉冲激光器输出波长为1030
±
4 nm,脉冲长度为200fs的脉冲激光,作为本实用新型所述的一种超连续光产生装置的入射基频光(8),该入射基频光(8)经所述的色散光栅(1)色散后,透过柱透镜(2)从时间域傅里叶变换到空间域,在所述的反射镜(3)表面处,不同频率组分占据不同的空间分布。
19.另,根据傅里叶转换极限可知脉冲长度与波谱带宽的关系可由以下公式表示:
20.,
21.其中 是脉冲长度, 是基频光中心波长,是光在真空中的传播速度,是基频光的波谱带宽,tbp是时间

带宽积为一常数。从该公式我们可知,脉冲长度与波谱带宽成反比例关系,越窄的波谱带宽导致越长的脉冲长度,因此我们可以通过调节基频光的波谱带宽来调整其脉冲长度。
22.在图1所示的装置中,用所述挡光板(4)在傅里叶面上对某些光学频率进行遮挡,只允许中心的某些波谱范围的基频光可被所述的反射镜(3)反射,并再次由所述的色散光栅(1)从空间域反傅里叶转换回时间域;此时,所述的色散光栅(1)的出射基频光(9)具有与入射基频光(8)不同的波谱带宽,因此出射基频光(9)和入射基频光(8)有不同的脉冲长度。例如,调整所述的挡光板(4)在傅里叶面上对某些光学频率进行遮挡,只允许中心的1030
±
1nm基频光可被所述的反射镜(3)反射时,根据上述傅里叶转换极限公式可知:
23.。
24.进一步地,基频光脉冲长度影响其脉冲强度和峰值功率,而峰值功率影响超连续产生,因此我们调节基频光的脉冲长度,则超连续产生过程也会随之改变。
25.进一步地,所述的色散光栅(1)的出射基频光(9)被聚焦透镜(5)聚焦到所述的超连续光产生介质(6)进行超连续光产生,然后超连续光产生介质(6)的出射超连续光(10)被所述的准直透镜(7)进行准直,然后准直后的超连续光(11)作为整体超连续光产生装置的最终输出。
26.实施例2
27.本实用新型所述的一种超连续光产生装置,其包括:色散光栅(1)、柱透镜(2)、反射镜(3)、挡光板(4)、聚焦透镜(5)、超连续光产生介质(6)和准直凹面镜(7),所述色散光栅(1)设于所述柱透镜(2)的一侧且距离为柱透镜焦距处,所述反射镜(3)设于所述柱透镜(2)的另一侧且距离为柱透镜焦距处,所述挡光板(4)设于所述反射镜(3)表面处,所述聚焦透镜(5)设于所述色散光栅(1)的出光光线上,所述超连续光产生介质(6)设于所述聚焦透镜的焦点处上,所述准直凹面镜(7)设于所述超连续光产生介质(6)的出射光线且间隔距离为准直透镜(7)焦距处。
28.由于产生的超连续光覆盖的光谱带宽较广,因此当该超连续光穿过普通介质材料制作的透镜等光学元器件时引入的色散现象较为严重,导致超短脉冲的脉冲长度被大大延长;为了降低色散影响,继续保持超短脉冲在时间上的脉冲超短性,本实用新型所述的超连续光产生装置中可以采用反射型的准直凹面镜(7)替代投射式的聚焦透镜来对产生的超连续光进行准直。
29.此外,以上实施方式仅用于说明本实用新型,而并非是本实用新型的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下,还可以做出其他变化和变形,因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴,本实用新型的保护范围应由权利要求限定。此外,若本说明书中使用了一些特定的术语,仅是为了方便说明,并不对本实用新型构成限制。
转载请注明原文地址:https://win.8miu.com/read-750246.html

最新回复(0)