CN100383656C - 激光脉宽控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光脉宽控制方法和装置，该方法是利用固体倍频激光器倍频激光同时输出的泵浦激光，聚焦后在空气和铜靶上产生等离子体，控制倍频激光的脉宽。整个装置由固体倍频激光器、分光滤光片、光路延迟器、第一透镜、放置在空气中的铜靶、第二透镜组成。倍频激光聚焦后的焦点和泵浦激光的聚焦焦点区域重合，通过调节泵浦激光光程，改变聚焦产生等离子体的时间，解决了控制倍频激光的脉宽及激光脉宽控制的稳定性问题。本发明解决了可见、特别是紫外激光脉宽连续可调的问题。

Description

激光脉宽控制装置
技术领域
本发明涉及激光脉宽控制，特别是一种激光脉宽控制装置，它利用产生倍频激光以后剩余的泵浦激光聚焦产生的等离子体作为开关，控制激光脉宽，并且还可以在一定范围以内对脉宽进行连续调节。
背景技术
实现激光脉宽控制的现有成熟的技术是利用某些晶体在外加电场的作用下，改变通过激光的偏振方向，同步或改变外加电场和激光到达晶体的时间，以控制通过的激光脉宽。这个方法的主要难点是：
1、对晶体上外加电场脉冲的上升沿要求很高，时间必需达到和小于激光脉宽的上升沿；
2、纳秒量级的同步控制稳定性难度很高；
3、能在紫外波段激光中使用的晶体极少，并且光损耗较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光脉宽控制方法和装置，以解决激光脉宽控制的稳定性及紫外激光脉宽的控制问题。
本发明的技术解决方案如下：
一种激光脉宽控制方法，该方法是利用固体倍频激光器输出倍频激光时，还包含有剩余的泵浦激光，用分光片将泵浦激光和倍频激光分离，分离出的泵浦激光用光路延迟器改变光程，然后用透镜聚焦，使处于该透镜焦点区域的空气和铜靶上产生等离子体，分离出的倍频激光用另一透镜聚焦，其焦点和泵浦激光聚焦的焦点重合而形成一公共焦点，所述的泵浦激光和倍频激光在所述的公共焦点正交传输，当泵浦激光产生的等离子体密度达到对倍频激光的屏蔽作用时，倍频激光就不能通过此等离子体，利用光路延迟器对泵浦光光程进行改变，使泵浦光产生等离子体的时间与倍频激光到达等离子体区域的时间有一定的延迟，通过调整这个延迟时间，以控制倍频激光的脉宽。
一种激光脉宽控制装置，包括固体倍频激光器，其特征在于沿所述的固体倍频激光器输出光束的前进方向45°地设置一分光片，在该分光片透射的泵浦激光方向有一光路延迟器和第五反射镜，在该第五反射镜的反射光方向是第一透镜，一铜靶置于第一透镜的焦点区域的后方且靠近该焦点，在所述的分光片的反射的倍频激光方向有第六反射镜，在该第六反射镜的反射光方向有第二透镜，第二透镜的焦点与第一透镜的焦点重合而成一公共焦点，所述的泵浦激光和倍频激光在所述的公共焦点正交传输并聚焦汇合。
所述的光路延迟器依次由第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜组成一Ω光路，其中第一反射镜和第四反射镜固定不动，第二反射镜和第三反射镜可以整体沿光轴平移，以改变泵浦光束的光程。
所述的分光片与光路45°放置时，能让泵浦光透过90％以上，倍频激光反射99％以上。
所述的铜靶置于泵浦激光的焦点区域略靠后的位置，以使激光焦点区域的空气和铜靶同时产生等离子体。
所述的倍频激光聚焦的第二透镜的焦距大于泵浦激光的聚焦的第一透镜焦距。
本发明的优点是：
1.可以用于倍频激光器，对12ns脉宽的532nm或355nm紫外激光进行脉宽控制，控制范围2.5-10ns。
2.与现有的晶体开关技术相比，使用方便灵活。
3.控制激光与被控制激光产生于同一台器件，无同步稳定性问题。
附图说明
图1为本发明激光脉宽控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1，图1为本发明激光脉宽控制装置结构示意图。本发明实施例是利用1064nm泵浦激光控制532nm或355nm倍频激光脉宽的控制装置。
一种激光脉宽控制方法，利用固体倍频激光器1输出532nm或355nm倍频激光时，在同一束激光束中还包含有剩余的1064nm泵浦激光，用分光片2分离泵浦激光和倍频激光，分离出的泵浦激光3用光路延迟器4改变光程，然后用第一透镜6聚焦，在处于焦点区域的空气和铜靶7上产生等离子体8，分离出的532nm或355nm倍频激光9使用第二透镜11聚焦，其焦点和1064nm泵浦激光的聚焦焦点区域90°角重合，当泵浦激光3产生的等离子体密度达到对倍频激光9的屏蔽作用时，倍频激光9就不能通过此等离子体8。利用光路延迟器4对泵浦光光程进行改变，使泵浦光3产生等离子体8的时间与倍频激光9到达等离子体8区域的时间有一定的延迟，通过调整这个延迟时间，控制532nm或355nm波长倍频激光的脉宽。
由图可见，本发明激光脉宽控制装置，包括固体倍频激光器1，其特征在于沿所述的固体倍频激光器1输出光束的前进方向45°地设置一分光片2，在该分光片2透射的泵浦激光方向有一光路延迟器4和第五反射镜5，在该第五反射镜5的反射光方向是第一透镜6，一铜靶7置于第一透镜6的焦点区域的后方且靠近该焦点，在所述的分光片2的反射的倍频激光方向有第六反射镜10，在该第六反射镜10的反射光方向有第二透镜11，在第二透镜11的焦点与第一透镜6焦点重合，所述的泵浦激光和倍频激光在所述的公共焦点正交传输并聚焦汇合。
所述的光路延迟器4依次由第一反射镜41、第二反射镜42、第三反射镜43、第四反射镜44组成一Ω光路，其中第一反射镜41和第四反射镜44固定不动，第二反射镜42和第三反射镜43可以整体沿光轴平移，以改变泵浦光束3的光程。所述的光路延迟器由4块1064nm45°角全反射镜组成，用K9光学玻璃制作，直径必需大于激光束直径的1.5倍，其中的两块反射镜可以同步移动，以改变通过这4块镜子反射的1064nm泵浦光的光程。
所述的分光片2用K9光学玻璃制作，直径最好大于激光束直径的1.5倍，该分光片迎着激光的一面镀45°双波长介质膜，1064nm激光高透，透过率大于90％，532nm或355nm倍频激光高反，反射率大于99％，另一面镀1064nm激光45°增透膜。所述的分光片2与光路45°放置时，能让1064nm泵浦光透过90％以上，532nm或355nm倍频激光反射99％以上。
所述的铜靶7放置在泵浦激光的焦点区域略靠后的位置，以使激光焦点区域的空气和铜靶同时产生等离子体。所述铜靶的大小应该略大于激光焦点的直径，并要便于安装。铜靶的材料可以是纯铜，也可以是黄铜。
所述的倍频激光聚焦的第二透镜11和泵浦激光聚焦的第一透镜6，用K9光学玻璃制作，直径大于激光束直径，倍频激光第二透镜11的表面镀532nm或355nm激光波长增透膜，泵浦激光的聚焦的第一透镜6镀1064nm激光波长的增透膜，所述的倍频激光聚焦的第二透镜11的焦距大于泵浦激光的聚焦的第一透镜6焦距。
请参阅图1所示，本发明是由固体倍频激光器1输出一束包含倍频光和剩余泵浦光的激光束，此激光束经过45°放置的分光片2滤光后，1064nm的泵浦光3透过分光片2向前传输进入光路延迟器4。调整泵浦光束3的光程。调整过光程的泵浦光束3经过第五反射镜5反射，由第一透镜6聚焦。铜靶7放置在第一聚焦透镜6焦点区域的后方，泵浦光束3在此区域产生等离子体8。分光片2反射出的倍频光9由第六反射镜10反射，经过第二透镜11聚焦，焦点位置与等离子体8重合。透过等离子体8以后的倍频激光9由第三透镜12准直输出。

Claims (6)

1.一种激光脉宽控制方法，特征在于该方法是利用固体倍频激光器输出倍频激光时，还包含有剩余的泵浦激光，用分光片将泵浦激光和倍频激光分离，分离出的泵浦激光用光路延迟器改变光程，然后用透镜聚焦，使处于该透镜焦点区域的空气和铜靶上产生等离子体，分离出的倍频激光用另一透镜聚焦，其焦点和泵浦激光聚焦的焦点重合而成一公共焦点，所述的泵浦激光和倍频激光在所述的公共焦点正交传输，当泵浦激光产生的等离子体密度达到对倍频激光的屏蔽作用时，倍频激光就不能通过此等离子体，利用光路延迟器对泵浦光光程进行改变，使泵浦光产生等离子体的时间与倍频激光到达等离子体区域的时间有一定的延迟，通过调整这个延迟时间，以控制倍频激光的脉宽。
2.一种实施权利要求1所述的方法的激光脉宽控制装置，包括固体倍频激光器(1)，其特征在于沿所述的固体倍频激光器(1)输出光束的前进方向45°地设置一分光片(2)，在该分光片(2)透射的泵浦激光方向有一光路延迟器(4)和第五反射镜(5)，在该第五反射镜(5)的反射光方向是第一透镜(6)，一铜靶(7)置于第一透镜(6)的焦点区域的后方且靠近该焦点，在所述的分光片(2)的反射的倍频激光方向有第六反射镜(10)，在该第六反射镜(10)的反射光方向有第二透镜(11)，第二透镜(11)的焦点与第一透镜(6)的焦点重合而成一公共焦点，所述的泵浦激光和倍频激光在所述的公共焦点正交传输并聚焦汇合。
3.根据权利要求2所述的激光脉宽控制装置，其特征在于所述的光路延迟器(4)依次由第一反射镜(41)、第二反射镜(42)、第三反射镜(43)、第四反射镜(44)组成一Ω光路，其中第一反射镜(41)和第四反射镜(44)固定不动，第二反射镜(42)和第三反射镜(43)可以整体沿光轴平移，以改变泵浦光束(3)的光程。
4.根据权利要求2所述的激光脉宽控制装置，其特征在于所述的分光片(2)与光路45°放置时，能让1064nm泵浦光透过90％以上，532nm或355nm倍频激光反射99％以上。
5.根据权利要求2所述的激光脉宽控制装置，其特征在于所述的铜靶(7)放置在泵浦激光的焦点区域略靠后的位置，以使激光焦点区域的空气和铜靶同时产生等离子体。
6.根据权利要求2所述的激光脉宽控制装置，其特征在于所述的倍频激光聚焦的第二透镜(11)的焦距大于泵浦激光的聚焦的第一透镜(6)焦距。
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