CN104112976B - 基于白光产生的多色飞秒激光产生装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于白光产生的多色飞秒激光产生装置，特点在于其构成包括：在主光路设置一枚分束片把入射光分为反射光和透射光，所述的反射光依次经第一衰减片、第一透镜、白宝石片、第一片凹面反射镜、小孔光阑、啁啾镜和第二面凹面反射镜后聚焦到非线性晶体上，所述的透射光方向依次经第二衰减片、由第一反射镜和第二反射镜构成的延迟线、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和第二透镜最终也聚焦到所述的非线性晶体上作为泵浦光。本发明具有调节简单，结构紧凑，输出信号光稳定等特点。
Description
技术领域
本发明涉及多色飞秒激光，特别是一种基于白光产生的多色飞秒激光产生装置。
背景技术
多色飞秒激光在物理光学，化学光学，生物光学等很多前沿科学实验中有着重要的应用，产生脉冲宽度足够短，能量足够强，中心波长可调的多色飞秒激光对前沿科学的发展有着十分重要的意义。以往级联四波混频多色飞秒激光的产生装置或者使用空心光纤来扩展入射泵浦的光谱，这使得实验装置比较占用空间且空心光纤的调节复杂，或者使用NOPA来产生可调的入射泵浦光，这导致实验装置安排不紧凑，实验成本相对较大，而且以往产生的多色光光谱范围较窄，这些因素在一定程度上限制了多色飞秒激光的应用。
发明内容
本发明提供一种基于白光产生的多色飞秒激光产生装置，该装置可产生脉冲能量足够大，持续时间足够短，中心波长可调范围大的飞秒激光，该装置结构简单紧凑，调节方便。
本发明专利的技术解决方案如下：
一种基于白光产生的多色飞秒激光产生装置，特点在于其构成包括：在主光路设置一枚分束片把入射光分为反射光和透射光，所述的反射光依次经第一衰减片、第一透镜、白宝石片、第一片凹面反射镜、小孔光阑、啁啾镜和第二面凹面反射镜后聚焦到非线性晶体上，所述的透射光方向依次经第二衰减片、由第一反射镜和第二反射镜构成的延迟线、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和第二透镜最终也聚焦到所述的非线性晶体上作为泵浦光。
所述的非线性晶体为宝石片或玻璃。
在主光路设置一枚分束片把入射光分为两束，其中反射光经过第一衰减片把脉冲能量调节到几微焦，再使用第一透镜聚焦到厚度为2mm的白宝石片上，仔细调节入射光的能量以及白宝石片相对第一透镜的位置，从而产生稳定的白光，进而使用 焦距只有第一透镜一半的第一片凹面反射镜把白光准直并缩束，使用小孔光阑空间滤波之后入射到啁啾镜上，调节啁啾镜的方向和间距，使每片啁啾镜反射三次白光以补偿调节白光的色散特性，最终使用第二面凹面反射镜聚焦到非线性晶体上；而透射光经过第二衰减片，调节脉冲能量大小为几十个微焦，经过由第一反射镜,第二反射镜构成的延迟线之后，再使用三片反射镜和第二透镜最终也聚焦到非线性晶体，改变第二透镜的位置并调节两束光的入射角度使两束光在焦点附近重合，再调节延迟线使两束光在时间上重合，在级联四波混频的作用下就会有多色飞秒激光的产生，如果改变延迟时间或者入射角度还可以改变所产生多色飞秒激光的中心波长。
本发明专利的特点是：
1，本装置用于超快超强激光领域，可以获得单脉冲能量高，脉冲持续时间短，中心波长可调的多色飞秒激光。
2，使用白光作为入射种子光，为四波混频过程提供足够宽广的频率成分从而提高其可调性。
3，两束光分别使用凹面镜和透镜聚焦到非线性晶体上，从而可以方便调节透镜的位置以调节两束光的焦点的空间重合。
4，由于三阶非线性晶体的普遍性，可以使用玻璃，氟化钙等常见透明材料作为产生级联四波混频的介质。
附图说明
图1是本发明基于白光的多色飞秒激光产生装置的光路图
图2多色光飞秒激光频谱图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明，但是不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1，图1是本发明基于白光的多色飞秒激光产生装置的光路图，由图可见，本发明基于白光产生的多色飞秒激光产生装置，构成包括：在主光路设置一枚分束片1把入射光分为反射光和透射光，所述的反射光依次经第一衰减片2、第一透镜3、白宝石片4、第一片凹面反射镜5、小孔光阑6、啁啾镜7，8和第二面凹 面反射镜9后聚焦到非线性晶体17上，所述的透射光方向依次经第二衰减片10、由第一反射镜11和第二反射镜12构成的延迟线、第三反射镜13、第四反射镜14、第五反射镜15和第二透镜16最终也聚焦到所述的非线性晶体17上作为泵浦光。所述的非线性晶体为宝石片或玻璃。
下面是一个实施例的参数：
从钛宝石再生放大器出来的激光束经过分束片1，10％能量被反射用于白光的产生，90％的能量被透射由于泵浦使用；被反射的光束经过第一衰减片2后被一枚焦距150mm的第一透镜3聚焦到厚度2mm的白宝石片上，使用第一衰减片2调节入射光能量大小以及调节宝石片相对焦点的位置以产生稳定白光，再使用焦距为75mm的第一凹面反射镜5把白光准直同时缩束，白光经过小孔光阑6后滤除掉白光外围衍射光环，接着使用两枚啁啾镜7、8用于色散补偿，白光在每一枚啁啾镜上反射两次，每反射一次可以补偿-40fs2的二阶色散，最终白光被第二凹面镜9聚焦到非线性晶体17上。而用于泵浦的光束经过延迟线和几枚反射镜后被第二透镜16聚焦到非线性晶体17上，调节第二透镜16的具体位置，使800nm泵浦光的焦点在白光焦点附近，并调节两束光空间重合，进而调节延迟线使两束光时间上重合，仔细调节晶体位置，最终可以在位于晶体后侧的白板上看到多色飞秒激光的产生。结果优化后，使用光谱仪测量他们的光谱数据，可以发现他们的谱宽很宽，如图2所示。而调节延迟线可以明显看到产生的信号光的中心频率会发生明显的改变，其中一阶频率上转换信号光的调节范围为660到820nm。
实验表明，本发明具有调节简单，结构紧凑，输出信号光稳定等特点。
Claims (2)
1.一种基于白光产生的多色飞秒激光产生装置，特征在于其构成包括：在主光路设置一枚分束片(1)把入射光分为反射光和透射光，所述的反射光依次经第一衰减片(2)、第一透镜(3)、白宝石片(4)、第一片凹面反射镜(5)、小孔光阑(6)、啁啾镜(7，8)和第二面凹面反射镜(9)后聚焦到非线性晶体(17)上，所述的反射光在每一枚啁啾镜上反射两次，每反射一次补偿-40fs2的二阶色散，所述的透射光方向依次经第二衰减片(10)、由第一反射镜(11)和第二反射镜(12)构成的延迟线、第三反射镜(13)、第四反射镜(14)、第五反射镜(15)和第二透镜(16)最终也聚焦到所述的非线性晶体(17)上作为泵浦光，最终反射光和透射光在空气中的交叉角度为1.5度。
2.根据权利要求1所述的基于白光的多色飞秒激光产生装置，其特征在于所述的非线性晶体为宝石片或玻璃。
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