CN108572463A - 一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器 - Google Patents

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姜澜
王安东
李晓炜
李柏弘
李明
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Abstract

本发明涉及一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，属于飞秒激光应用技术领域。本发明通过在两层分束膜中增加一层波片作用的镀膜，使得光在两层分束膜中来回反射的过程中每经过一次波片膜都会发生偏振状态的变化，从而使得从器件出射的光脉冲序列具有连续变化的偏振状态。该器件具有体积小、使用方便等优点，具有很强的实用性，器件所产生偏振状态连续变化的脉冲序列能够在激光微纳加工领域研究中，尤其是飞秒激光电子动态调控的研究中起到重要的作用。

Description

一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器
技术领域
本发明涉及一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，属于飞秒激光应用技术领域。
背景技术
飞秒激光具有超快超强的特点，其激光脉宽短于绝大多数物理化学过程的特征时间(电子弛豫时间以及电子-声子弛豫时间等)，这使得飞秒激光加工是一个非线性、非平衡的过程，这有助于实现材料的微纳结构形成。因此飞秒激光在材料微纳加工领域有特别重要的地位，尤其是在难加工材料方面相对于传统加工方法有着无可比拟的优势，在近十几年被广泛应用于微纳制造领域。
在飞秒激光微纳加工过的理论中，基于电子状态调控思想实现高精度高质量高效率制造这一理论方法几年来得到国外学者的广泛认可。在这一理论当中，将单一飞秒激光脉冲调制为间隔在飞秒到皮秒量级的脉冲序列为代表的时间整形、以及通过调制激光脉冲空间上强度、偏振分布为代表的空间整形是两个主要的调控手段。为了进一步深入研究该理论，研制新型的飞秒激光脉冲时空整形器件是十分必须的。
目前商用的脉冲整形器设备成本高，体积大，不能适用于大功率激光整形，并且效率低下，操作复杂，难以得到偏振状态连续变化的脉冲序列。常用分分光合光方法配合波片也可以产生偏振状态可以连续变化的脉冲序列，但是随着子脉冲数量的增多，光路的结构以及校准难度都会大大增加，实用性比较差。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在成本高、体积大、不稳定的问题，提供一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，该发生器能够产生偏振状态连续变化的脉冲序列，且结构简单、体积大幅减小、且稳定可靠。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，由基底层、第一层分束膜、波片膜和第二层分束膜组成；波片膜两侧镀有第一层分束膜和第二层分束膜；
其中，分束膜用于透射入射的飞秒激光光源，同时用于反射第二层分束膜反射回来的脉冲激光，分束膜的分束比决定了能量的利用率与生成脉冲序列的能量比例；
其中，波片膜用于改变经过激光的偏振状态。当激光脉冲在两层分束膜中间来回反射时，每经过一次波片膜，脉冲的偏振状态就会发生相应的变化；
其中，分束膜用于发射激光，由该分束膜反射的光与第一层分束膜共同作用生成子脉冲序列。从分束膜透射的光就是器件的输出光。
有益效果
1、本发明的一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，只需要在透明的基底材料上例如石英玻璃上先后镀上三层膜便可以实现偏振状态连续变换的脉冲序列的生成。避免使用复杂的光路，从而可以免去使用过程中复杂的对齐和校正，提高了整体光路使用过成中的可靠性和稳定性，体积大幅减小，成本远低于于目前商用的脉冲整形器的价格，降低了使用的门槛。
2、本发明的一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，可以根据需求，调整波片的种类，可以适用不同种类的脉冲序列，使用范围广。
3、本发明的一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，能够根据需求，调整膜的分束比例，则可以产生不同脉冲相对强度的脉冲序列，灵活性好。
4、本发明的一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，具有高的损伤阈值，能够适应更宽能量范围的使用。
附图说明
图1为本发明一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器的结构示意简图；
图2为本发明发生器将入射飞秒激光单脉冲整形成为偏振状态连续变换的脉冲序列过程中光的传播示意图。
其中，1-透明基底、2-第一层分束膜、3-波片膜、4-第二层分束膜、5-入射单脉冲高斯光、6-出射的偏振状态连续变换的脉冲序列。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
被整形激光是波宽为飞秒的脉冲激光，偏振方向为线性偏振。
脉冲序列发生器的结构如图1所示。由基底层1、分束膜2、波片膜3和分束膜4组成。
脉冲序列发生器可以放在光学系统中的任意位置。当飞秒激光单脉冲5入射到器件当中时，如图2所示，由于第二层分束膜3的作用，脉冲到达3的时候会有一部分能量透射形成子脉冲，而另一部分能量反射经过波片膜2到达分束膜1，由1反射的能量会再次经过波片膜2到达第二层分束膜3，进而形成新的一个子脉冲，以此类推，在出射的脉冲序列中，后一个脉冲都比前一个脉冲多经过了两次波片膜2，由此可以产生于前一个子脉冲不同的偏振情况。子脉冲之间的偏振情况两两不同，因此由器件输出的脉冲序列具有连续变化的偏振状态。
不同的波片膜会使输出的脉冲序列具有不同的偏振变换情况。
实施例1
图2中波片膜2为1/4波片。在这种情况中，当线偏振脉冲经过正反每两次通过1/4波片之后，脉冲的偏振方向便会旋转90°，因此相邻两个子脉冲的偏振方向都是相互垂直的。在这种情况下输出的脉冲4的偏振情况便会呈现出0°、90°、0°、90°……这样的循环变化。
实施例2
图2中波片膜2为1/8波片。在这种情况中，当线偏振脉冲经过正反每两次通过1/8波片之后，脉冲的偏振方向便发生变化。在这种情况下输出的脉冲4的偏振情况便会呈现出0°、左旋圆偏振、90°、右旋圆偏振、0°、左旋圆偏振、90°、右旋圆偏振、0°……这样的循环变化。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，其特征在于：由基底层(1)、第一层分束膜(2)、波片膜(3)和第二层分束膜(4)组成；波片膜(3)两侧镀有第一层分束膜(2)和第二层分束膜(4)。
2.如权利要求1所述的一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，其特征在于：所述分束膜(2)用于透射入射的飞秒激光光源，同时用于反射第二层分束膜反射回来的脉冲激光，分束膜(2)的分束比决定了能量的利用率与生成脉冲序列的能量比例。
3.如权利要求1所述的一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，其特征在于：所述波片膜(3)用于改变经过激光的偏振状态；当激光脉冲在两层分束膜中间来回反射时，每经过一次波片膜(3)，脉冲的偏振状态就会发生相应的变化。
4.如权利要求1所述的一种产生偏振状态连续变换的脉冲序列发生器，其特征在于：所述分束膜(4)用于发射激光，由该分束膜反射的光与第一层分束膜共同作用生成子脉冲序列；从分束膜(4)透射的光就是器件的输出光。
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