CN108107594A - 一种自分裂部分相干光脉冲的产生装置的产生方法 - Google Patents
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Abstract
一种自分裂部分相干光脉冲的产生装置的产生方法，Ti‑sapphire脉冲激光光源沿光路方向一端设置第一相位光栅，第一相位光栅的反射端一侧设置第一消色差透镜，第一消色差透镜另一侧设置空间光调制器SLM，空间光调制器SLM与第二相位光栅之间设置第二消色差透镜，第二相位光栅下方设置迈克尔逊干涉仪，第二相位光栅下方与迈克尔逊干涉仪之间设置光纤；通过调控光脉冲的时间关联结构，形成拉盖尔高斯时间相关分布，可以产生自分裂光脉冲，这种自分裂光脉冲在脉冲激光微加工等领域具有实际应用价值，本发明利用光场空间关联结构调控技术产生自分裂光束，通过本发明能够简单方便在实验室产生自分裂光束，为自分裂光束在原子操控等领域的应用奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种自分裂部分相干光脉冲的产生装置的产生方法。
背景技术
随着超短脉冲激光技术的快速发展，与超短脉冲光束有关的理论、实验和技术研究一直是国内外研究的一个热点，近年来，超短脉冲光束的部分相干性也得到进一步关注，通常单个光脉冲具有不同的波前，这导致了脉冲序列时间相干性的减弱，同时也导致了光场不同频率元素之间的部分相干性；研究表明，考虑超短脉冲光束的部分相干性会获得较完全相干脉冲光束更多的信息，例如，脉冲的时间相干性不仅可以解释超短脉冲光束的超光速传输现象，而且能提高脉冲光束的成像质量；在光纤传输中，脉冲的时间相干性能诱导脉冲光谱强度和偏振状态的变化。在现实中的多种激光器，如受激准分子激光器、自由电子激光器、多模边发射半导体激光器等都可产生部分相干光脉冲。
描述部分相干脉冲序列的数学物理模型有很多，最常见的是高斯谢尔模型脉冲。这种模型的时间强度、光谱、时间相干度和光谱相干度分布都是高斯函数。近来，陆续有其他的模型提出，如cosine高斯相关、多高斯相关、sinc相关谢尔模型脉冲序列和非均匀相关脉冲序列，这些脉冲光在传输过程中出现了自聚焦、脉冲分裂、强度平顶等新特性，这些新特性在脉冲激光微加工中有潜在应用。
很多研究人员一直希望在实验上获得具有可控相干性的光脉冲序列；实现这一目标通常有两种基本思想；一是从利用光谱上非相干光源稳态光源，增加它的相干性，二是从完全相干的脉冲序列出发，降低它的光谱相干性；Lajunen等已经利用第一种方法获得了部分相干光脉冲；Torres-company等利用第二种方法，采用衍射光学和光谱滤波技术，将光的部分空间相干性转化为部分光谱和时间相干性，但这种方法效率很低。
鉴于上述原因，现研发出一种自分裂部分相干光脉冲的产生装置的产生方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种自分裂部分相干光脉冲的产生装置的产生方法，利用光场空间关联结构调控技术产生自分裂光束，能够简单方便的在实验室产生自分裂光束。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种自分裂部分相干光脉冲的产生装置的产生方法，所述的一种自分裂部分相干光脉冲的产生装置，是由：是由：Ti-sapphire脉冲激光光源、第一相位光栅、第一消色差透镜、空间光调制器SLM、第二消色差透镜、第二相位光栅、光纤、迈克尔逊干涉仪构成；Ti-sapphire脉冲激光光源沿光路方向一端设置第一相位光栅，第一相位光栅的反射端一侧设置第一消色差透镜，第一消色差透镜另一侧设置空间光调制器SLM，空间光调制器SLM与第二相位光栅之间设置第二消色差透镜，第二相位光栅下方设置迈克尔逊干涉仪，第二相位光栅下方与迈克尔逊干涉仪之间设置光纤。
所述的一种自分裂部分相干光脉冲产生装置的产生方法，在空间时间域中，脉冲系综的相干性用互相干函数公式一来表征：
公式一：
式中<E*(t1)E(t2)>表示很多单个脉冲En(t)的系综平均，公式一还可以表示为公式二：
公式二：
Γ(t1,t2)＝∫p(v)H*(t1,v)H(t2,v)dv,
式中p(v)为非负函数，H(t1,v)，H(t2,v)为任意的函数，*表示复共厄；
为了获得脉冲自分裂效应，我们选择公式三和公式四来表征：
公式三：
公式四：
式中Tc表示脉冲系综的时间相干长度,Hn为n阶厄米多项式，T0表示脉冲系综的脉宽。
将公式三和公式四带入公式二中，我们得到公式五和公式六：
公式五：
公式六：
式中Ln为n阶拉盖尔多项式，公式六表示拉盖尔高斯相关谢尔模型脉冲的时间相干度，具有这种特殊的时间相干结构的相关函数在传输过程中具有自分裂特性，式中我们给出其在色散介质中的传输，根据广义的柯林斯公式七
公式七：
对于长度为z的二阶色散介质，矩阵元的具体表达式为公式八，
公式八：
公式八中A,B,C,D色散介质的矩阵元，β2表示群速度色散参数。
将公式五、公式六和公式八代入公式七经过积分运算，我们得到拉盖尔高斯相关谢尔模型脉冲在z处的平均强度表达式公式九，
公式九：
公式九中：
Ti-sapphire脉冲激光光源将产生的中心波长800nm，1KHz重复率的完全相干脉冲序列，脉冲宽度120fs的光脉冲照射至第一相位光栅，第一相位光栅对光脉冲色散后，折射至第一消色差透镜，第一消色差透镜的焦距为f，第一消色差透镜对光脉冲进行傅里叶变换，变换后的光脉照射至空间光调制器SLM平面，空间光调制器SLM运用拉盖尔高斯时间相关动态调制单个光谱元素后，将光脉冲照射至第二消色差透镜，第二消色差透镜的焦距为f，第二消色差透镜对调制后的光脉冲进行傅里叶变换，变换后的光脉冲照射至第二相位光栅上，第二相位光栅对光脉冲进行去色散，得到具有不同光谱元素的部分相干光脉冲，光脉冲导入光纤中传输，在光纤另一端的迈克尔逊干涉仪接收部分相干光脉冲信号，进行观察和判断自分裂现象。
所述的Ti-sapphire脉冲激光光源为中心波长800nm，1KHz重复率的完全相干脉冲序列。
所述的第一消色差透镜和第二消色差透镜的焦距均为f。
本发明的有益效果是：本发明以产生的自分裂拉盖尔高斯相关谢尔模型脉冲为例，给出阶数为n＝1的自分裂光脉冲在入射到光纤介质前的时间干干度的分布图，给出阶数为n＝1的自分裂光脉冲在传输到光纤末端的光强分布的等高分布图，从中可以看出在光纤传输中随着传输距离的增加自分裂光脉冲逐渐从一个光脉冲分裂为两个光脉冲；而对于n＝0情况，通过数值计算和实验观察，光脉冲不发生分裂现象；由此可见，通过调控光脉冲的时间关联结构，形成拉盖尔高斯时间相关分布，可以产生自分裂光脉冲，这种自分裂光脉冲在脉冲激光微加工等领域具有实际应用价值，本发明利用光场空间关联结构调控技术产生自分裂光束，通过本发明能够简单方便在实验室产生自分裂光束，为自分裂光束在原子操控等领域的应用奠定基础。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为总装结构示意图；
图2为光脉冲在光纤传输前的时间相干度分布图；
图3为光脉冲自分裂的传输光强分布图；
图1中：Ti-sapphire脉冲激光光源1、第一相位光栅2、第一消色差透镜3、空间光调制器SLM4、第二消色差透镜5、第二相位光栅6、光纤7、迈克尔逊干涉仪8。
具体实施方式
下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
Ti-sapphire脉冲激光光源1沿光路方向一端设置第一相位光栅2，第一相位光栅2的反射端一侧设置第一消色差透镜3，第一消色差透镜3另一侧设置空间光调制器SLM4，空间光调制器SLM4与第二相位光栅6之间设置第二消色差透镜5，第二相位光栅6下方设置迈克尔逊干涉仪8，第二相位光栅6下方与迈克尔逊干涉仪8之间设置光纤7。
所述的一种自分裂部分相干光脉冲产生装置的产生方法，在空间时间域中，脉冲系综的相干性用互相干函数公式一来表征：
公式一：
式中<E*(t1)E(t2)>表示很多单个脉冲En(t)的系综平均，公式一还可以表示为公式二：
公式二：
Γ(t1,t2)＝∫p(v)H*(t1,v)H(t2,v)dv,
式中p(v)为非负函数，H(t1,v)，H(t2,v)为任意的函数，*表示复共厄；
为了获得脉冲自分裂效应，我们选择公式三和公式四来表征：
公式三：
公式四：
式中Tc表示脉冲系综的时间相干长度,Hn为n阶厄米多项式，T0表示脉冲系综的脉宽。
将公式三和公式四带入公式二中，我们得到公式五和公式六：
公式五：
公式六：
式中Ln为n阶拉盖尔多项式，公式六表示拉盖尔高斯相关谢尔模型脉冲的时间相干度，具有这种特殊的时间相干结构的相关函数在传输过程中具有自分裂特性，式中我们给出其在色散介质中的传输，根据广义的柯林斯公式七
公式七：
对于长度为z的二阶色散介质，矩阵元的具体表达式为公式八，
公式八：
公式八中A,B,C,D色散介质的矩阵元，β2表示群速度色散参数。
将公式五、公式六和公式八代入公式七经过积分运算，我们得到拉盖尔高斯相关谢尔模型脉冲在z处的平均强度表达式公式九，
公式九：
公式九中：
Ti-sapphire脉冲激光光源1将产生的中心波长800nm，1KHz重复率的完全相干脉冲序列，脉冲宽度120fs的光脉冲照射至第一相位光栅2，第一相位光栅2对光脉冲色散后，折射至第一消色差透镜3，第一消色差透镜3的焦距为f，第一消色差透镜3对光脉冲进行傅里叶变换，变换后的光脉照射至空间光调制器SLM4平面，空间光调制器SLM4运用拉盖尔高斯时间相关动态调制单个光谱元素后，将光脉冲照射至第二消色差透镜5，第二消色差透镜5的焦距为f，第二消色差透镜5对调制后的光脉冲进行傅里叶变换，变换后的光脉冲照射至第二相位光栅6上，第二相位光栅6对光脉冲进行去色散，得到具有不同光谱元素的部分相干光脉冲，光脉冲导入光纤7中传输，在光纤7另一端的迈克尔逊干涉仪8接收部分相干光脉冲信号，进行观察和判断自分裂现象。
实施例2
所述的Ti-sapphire脉冲激光光源1为中心波长800nm，1KHz重复率的完全相干脉冲序列。
实施例3
所述的第一消色差透镜3和第二消色差透镜5的焦距均为f。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种自分裂部分相干光脉冲产生装置的产生方法，所述的一种自分裂部分相干光脉冲产生装置，是由：Ti-sapphire脉冲激光光源(1)、第一相位光栅(2)、第一消色差透镜(3)、空间光调制器SLM(4)、第二消色差透镜(5)、第二相位光栅(6)、光纤(7)、迈克尔逊干涉仪(8)构成；其特征在于：Ti-sapphire脉冲激光光源(1)沿光路方向一端设置第一相位光栅(2)，第一相位光栅(2)的反射端一侧设置第一消色差透镜(3)，第一消色差透镜(3)另一侧设置空间光调制器SLM(4)，空间光调制器SLM(4)与第二相位光栅(6)之间设置第二消色差透镜(5)，第二相位光栅(6)下方设置迈克尔逊干涉仪(8)，第二相位光栅(6)下方与迈克尔逊干涉仪(8)之间设置光纤(7)。
所述的一种自分裂部分相干光脉冲产生装置的产生方法，在空间时间域中，脉冲系综的相干性用互相干函数公式一来表征：
公式一：
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式中<E*(t1)E(t2)>表示很多单个脉冲En(t)的系综平均，公式一还可以表示为公式二：
公式二：
Γ(t1,t2)＝∫p(v)H*(t1,v)H(t2,v)dv,
式中p(v)为非负函数，H(t1,v)，H(t2,v)为任意的函数，*表示复共厄；
为了获得脉冲自分裂效应，我们选择公式三和公式四来表征：
公式三：
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式中Tc表示脉冲系综的时间相干长度,Hn为n阶厄米多项式，T0表示脉冲系综的脉宽。
将公式三和公式四带入公式二中，我们得到公式五和公式六：
公式五：
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式中Ln为n阶拉盖尔多项式，公式六表示拉盖尔高斯相关谢尔模型脉冲的时间相干度，具有这种特殊的时间相干结构的相关函数在传输过程中具有自分裂特性，式中我们给出其在色散介质中的传输，根据广义的柯林斯公式七
公式七：
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<mn>10</mn>
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<msub>
<mi>dt</mi>
<mn>20</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
</mrow>
对于长度为z的二阶色散介质，矩阵元的具体表达式为公式八，
公式八：
<mrow>
<mfenced open = "(" close = ")">
<mtable>
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<mtd>
<mi>A</mi>
</mtd>
<mtd>
<mi>B</mi>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mi>C</mi>
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<mtd>
<mi>D</mi>
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</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "(" close = ")">
<mtable>
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<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mn>1</mn>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>,</mo>
</mrow>
公式八中A,B,C,D色散介质的矩阵元，β2表示群速度色散参数。
将公式五、公式六和公式八代入公式七经过积分运算，我们得到拉盖尔高斯相关谢尔模型脉冲在z处的平均强度表达式公式九，
公式九：
<mrow>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>,</mo>
<mi>z</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
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公式九中：
<mrow>
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<mo>-</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
Ti-sapphire脉冲激光光源(1)将产生的中心波长800nm，1KHz重复率的完全相干脉冲序列，脉冲宽度120fs的光脉冲照射至第一相位光栅(2)，第一相位光栅(2)对光脉冲色散后，折射至第一消色差透镜(3)，第一消色差透镜(3)的焦距为f，第一消色差透镜(3)对光脉冲进行傅里叶变换，变换后的光脉照射至空间光调制器SLM(4)平面，空间光调制器SLM(4)运用拉盖尔高斯时间相关动态调制单个光谱元素后，将光脉冲照射至第二消色差透镜(5)，第二消色差透镜(5)的焦距为f，第二消色差透镜(5)对调制后的光脉冲进行傅里叶变换，变换后的光脉冲照射至第二相位光栅(6)上，第二相位光栅(6)对光脉冲进行去色散，得到具有不同光谱元素的部分相干光脉冲，光脉冲导入光纤(7)中传输，在光纤(7)另一端的迈克尔逊干涉仪(8)接收部分相干光脉冲信号，进行观察和判断自分裂现象。
2.根据权利要求1所述的一种自分裂部分相干光脉冲产生装置的产生方法，其特征在于：所述的Ti-sapphire脉冲激光光源(1)为中心波长800nm，1KHz重复率的完全相干脉冲序列。
3.根据权利要求1所述的一种自分裂部分相干光脉冲产生装置的产生方法，其特征在于：所述的第一消色差透镜(3)和第二消色差透镜(5)的焦距均为f。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112965267A (zh) * | 2021-01-23 | 2021-06-15 | 洛阳师范学院 | 一种产生多种部分时间相干脉冲光源的方法 |
| CN113238383A (zh) * | 2021-03-06 | 2021-08-10 | 洛阳师范学院 | 部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法 |
| CN114326253A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-04-12 | 深圳大学 | 一种基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制方法及系统 |
| CN114967116A (zh) * | 2022-03-06 | 2022-08-30 | 洛阳师范学院 | 时空相干涡旋在色散介质中的传输模型及其相干性调控方法 |
| CN115513760A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-12-23 | 深圳市海目星激光智能装备股份有限公司 | GHz脉冲串包络的调制方法、激光包络调制系统及飞秒激光器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2766461A1 (en) * | 2011-02-01 | 2012-08-01 | Abb Bomem Inc. | Beamsplitter configuration for optical subtraction of self emission with fourier transform spectrometer in dual input port mode |
| CN202975600U (zh) * | 2012-11-23 | 2013-06-05 | 苏州大学 | 一种部分相干涡旋光束的测量装置 |
| CN104122666A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-10-29 | 苏州大学 | 自分裂光束的产生装置及其产生方法 |
| US20150234195A1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-20 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for fiber-laser output-beam shaping for spectral beam combination |
-
2018
- 2018-02-06 CN CN201810118251.8A patent/CN108107594B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2766461A1 (en) * | 2011-02-01 | 2012-08-01 | Abb Bomem Inc. | Beamsplitter configuration for optical subtraction of self emission with fourier transform spectrometer in dual input port mode |
| CN202975600U (zh) * | 2012-11-23 | 2013-06-05 | 苏州大学 | 一种部分相干涡旋光束的测量装置 |
| US20150234195A1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-20 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for fiber-laser output-beam shaping for spectral beam combination |
| CN104122666A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-10-29 | 苏州大学 | 自分裂光束的产生装置及其产生方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 余佳益;陈亚红;蔡阳健;: "非均匀拉盖尔-高斯关联光束及其传输特性", 物理学报, no. 21 * |
| 陈亚红;王飞;蔡阳健;: "部分相干激光束空间关联结构调控研究进展", 物理学进展, no. 02 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112965267A (zh) * | 2021-01-23 | 2021-06-15 | 洛阳师范学院 | 一种产生多种部分时间相干脉冲光源的方法 |
| CN113238383A (zh) * | 2021-03-06 | 2021-08-10 | 洛阳师范学院 | 部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法 |
| CN113238383B (zh) * | 2021-03-06 | 2023-01-10 | 洛阳师范学院 | 部分空间部分时间相干脉冲光源的时空自分裂产生方法 |
| CN114326253A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-04-12 | 深圳大学 | 一种基于正弦频域相位调制的高斯脉冲控制方法及系统 |
| CN114967116A (zh) * | 2022-03-06 | 2022-08-30 | 洛阳师范学院 | 时空相干涡旋在色散介质中的传输模型及其相干性调控方法 |
| CN115513760A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-12-23 | 深圳市海目星激光智能装备股份有限公司 | GHz脉冲串包络的调制方法、激光包络调制系统及飞秒激光器 |
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