CN111864517A - 一种激光脉冲波形净化方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光脉冲波形净化方法及系统，第一偏振元件将腔内传播的第一偏振态光透射而将第二偏振态光反射，调制元件用于将通过光的相位角延迟，使得当光调制装置不改变通过光的相位角时，腔内传播光往返通过调制元件后相位角延迟180度，光调制装置用于改变通过光的相位角。首先控制光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡，在光调制装置停止改变通过光的相位角后，获取由第一偏振元件反射出光的脉冲波形，根据脉冲波形是否存在前沿噪声，控制光调制装置增大或者减小对通过光的相位角改变量，以使获得的脉冲波形的前沿噪声减弱，从而实现抑制输出的激光脉冲的前沿噪声。

Description

一种激光脉冲波形净化方法及系统
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种激光脉冲波形净化方法及系统。
背景技术
极紫外光光刻(Extreme Ultra-Violet Lithography，EUVL)被认为是拯救摩尔定律的新技术，其核心组成之一是极紫外光源。采用高重频、窄脉宽、大能量的CO2驱动激光光束照射靶材是获得EUV光源的方法之一。
由于受CO2激光增益特性限制，单台CO2激光器无法同时满足EUV光源对驱动激光高重频、窄脉宽、大能量的特殊要求，主振荡器经功率放大(Master Oscillator PowerAmplifier，MOPA)是获得高重频、窄脉宽、大能量的CO2驱动激光的优选技术途径。
目前，比较成熟的MOPA CO2驱动激光是采用电光腔倒空种子光经多级高增益CO2激光放大器放大的技术途径。然而，现有技术中，电光腔倒空窄脉冲CO2激光器受腔内光学元件退偏效应，镀膜偏振片透射率无法达到100％，以及激光器工作过程中热效应引发的腔内光学元件实时退偏效应的影响，输出的激光脉冲时间波形会有显著的前沿噪声(即基台能量)，该基台能量在后续放大中将被率先放大，极大地消耗放大器增益粒子，导致种子光脉冲主峰放大效率降低，不利于EUV光源应用。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种激光脉冲波形净化方法及系统，实现了抑制输出的激光脉冲的前沿噪声。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种激光脉冲波形净化方法，应用的激光产生装置包括光学谐振腔、激励源、第一偏振元件、调制元件和光调制装置，所述第一偏振元件、所述光调制装置和所述调制元件设置在所述光学谐振腔内；
所述光学谐振腔用于使腔内传播光形成振荡，所述激励源用于向腔内传播光提供增益，所述第一偏振元件用于将腔内传播的第一偏振态光透射而将第二偏振态光反射到所述光学谐振腔外，所述第一偏振态光和所述第二偏振态光的偏振态正交；
所述调制元件用于将通过光的相位角延迟，使得当所述光调制装置不改变通过光的相位角时，腔内传播光往返通过所述调制元件后相位角延迟180度，所述光调制装置用于改变通过光的相位角；
所述方法包括：
步骤S1：控制所述光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使所述光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡；
步骤S2：在所述光调制装置停止改变通过光的相位角后，获取由所述第一偏振元件反射出光的脉冲波形，若获得的脉冲波形存在前沿噪声，则进入步骤S1，并控制所述光调制装置增大或者减小对通过光的相位角改变量，以使获得的脉冲波形的前沿噪声减弱。
优选的，所述步骤S2具体包括：
若获得的脉冲波形存在前沿噪声且前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声减弱，则控制所述光调制装置减小对通过光的相位角改变量；
若获得的脉冲波形存在前沿噪声且前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声增强，则控制所述光调制装置增大对通过光的相位角改变量。
优选的，具体包括：
步骤S10：控制所述光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使所述光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡；
步骤S11：在所述光调制装置停止改变通过光的相位角后，获取由所述第一偏振元件反射出光的脉冲波形；
步骤S12：判断获得的脉冲波形是否存在前沿噪声，若否，则进入步骤S13，若是，则进入步骤S14；
步骤S13：将本次所述光调制装置对通过光的相位角改变量确定为目标改变量；
步骤S14：判断获得的脉冲波形的前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声减弱或者增强，若减弱，则进入步骤S15，若增强，则进入步骤S16；
步骤S15：控制所述光调制装置减小对通过光的相位角改变量，并进入步骤S10；
步骤S16：控制所述光调制装置增大对通过光的相位角改变量，并进入步骤S10。
优选的，所述光调制装置和所述调制元件处于所述第一偏振元件同一侧。
一种激光脉冲波形净化系统，包括光学谐振腔、激励源、第一偏振元件、调制元件、光调制装置、获取装置和控制装置，所述第一偏振元件、所述光调制装置和所述调制元件设置在所述光学谐振腔内；
所述光学谐振腔用于使腔内传播光形成振荡，所述激励源用于向腔内传播光提供增益，所述第一偏振元件用于将腔内传播的第一偏振态光透射而将第二偏振态光反射到所述光学谐振腔外，所述第一偏振态光和所述第二偏振态光的偏振态正交；
所述调制元件用于将通过光的相位角延迟，使得当所述光调制装置不改变通过光的相位角时，腔内传播光往返通过所述调制元件后相位角延迟180度，所述光调制装置用于改变通过光的相位角；
所述获取装置用于获取由所述第一偏振元件反射出光的脉冲波形，所述控制装置用于控制所述光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使所述光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡，并在所述光调制装置停止改变通过光的相位角后，若所述获取装置获得的脉冲波形存在前沿噪声，则控制所述光调制装置增大或者减小对通过光的相位角改变量，以使获得的脉冲波形的前沿噪声减弱。
优选的，还包括检偏元件，用于滤除由所述第一偏振元件反射出光中的第一偏振态光。
优选的，还包括第二偏振元件，所述第二偏振元件设置在所述光学谐振腔内，所述第二偏振元件用于将腔内传播的第一偏振态光透射，以及将腔内传播的第二偏振态光的一部分反射出并将第二偏振态光的一部分透射，由所述第二偏振元件反射出的光作为输出激光。
优选的，所述光调制装置和所述调制元件都处于所述第二偏振元件远离所述第一偏振元件的一侧。
优选的，还包括第三偏振元件，用于将由所述第二偏振元件反射出光中的第一偏振态光滤除。
优选的，还包括反射元件，用于将所述第二偏振元件反射出的光反射出以折转光路。
由上述技术方案可知，本发明所提供的一种激光脉冲波形净化方法，应用的激光产生装置中第一偏振元件、光调制装置和调制元件设置在光学谐振腔内，其中第一偏振元件将腔内传播的第一偏振态光透射而将第二偏振态光反射，调制元件用于将通过光的相位角延迟，使得当光调制装置不改变通过光的相位角时，腔内传播光往返通过调制元件后相位角延迟180度，光调制装置用于改变通过光的相位角。本方法首先控制光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡，在光调制装置停止改变通过光的相位角后，获取由第一偏振元件反射出光的脉冲波形，根据获得的脉冲波形是否存在前沿噪声，控制光调制装置增大或者减小对通过光的相位角改变量，以使获得的脉冲波形的前沿噪声减弱。因此，本激光脉冲波形净化方法通过检测输出光的脉冲波形，并根据脉冲波形的反馈通过光调制装置来调整光学谐振腔内振荡光的偏振态，以达到抑制输出激光脉冲的前沿噪声的效果，从而实现抑制输出的激光脉冲的前沿噪声。
本发明提供的一种激光脉冲波形净化系统，能够达到上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例应用的激光产生装置的示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种激光脉冲波形净化方法的流程图；
图3为本发明又一实施例提供的一种激光脉冲波形净化方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种激光脉冲波形净化系统的示意图；
图5为本发明又一实施例提供的一种激光脉冲波形净化系统的示意图；
图6为采用本发明实施例的激光脉冲波形净化方法净化前和净化后的脉冲波形。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种激光脉冲波形净化方法，请参考图1，图1为本实施例应用的激光产生装置的示意图，可看出，应用的激光产生装置包括光学谐振腔100、激励源101、第一偏振元件102、调制元件103和光调制装置104，所述第一偏振元件102、所述光调制装置104和所述调制元件103设置在所述光学谐振腔100内。
所述光学谐振腔100用于使腔内传播光形成振荡，所述激励源101用于向腔内传播光提供增益，所述第一偏振元件102用于将腔内传播的第一偏振态光透射而将第二偏振态光反射到所述光学谐振腔100外，所述第一偏振态光和所述第二偏振态光的偏振态正交。
所述调制元件103用于将通过光的相位角延迟，使得当所述光调制装置104不改变通过光的相位角时，腔内传播光往返通过所述调制元件103后相位角延迟180度，所述光调制装置104用于改变通过光的相位角。
请参考图2，图2为本实施例提供的一种激光脉冲波形净化方法的流程图，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：控制所述光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使所述光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡。
若光调制装置104不改变通过光的相位角，光学谐振腔100内传播光往返通过调制元件103后传播光的相位角延迟180度，使得在光学谐振腔100内传播的、能够透射过第一偏振元件102的第一偏振态光变换为第二偏振态光，而第二偏振态光无法通过第一偏振元件102，此时在光学谐振腔100内光不能谐振。
当控制光调制装置104改变通过光的相位角，且光调制装置104对通过光的相位角改变量使得光学谐振腔100内传播光往返通过光调制装置104后光的相位角改变180度，此时光学谐振腔100内传播光往返通过调制元件103和光调制装置104后，传播光的相位角累积改变360度，即使得在光学谐振腔100内传播光通过调制元件103和光调制装置104后光的偏振态不发生变化，使得在光学谐振腔100内传播的第一偏振态光通过调制元件103和光调制装置104后仍为第一偏振态光，第一偏振态光能够透射过第一偏振元件102，此时在光学谐振腔100内能形成第一偏振态光谐振。
步骤S2：在所述光调制装置停止改变通过光的相位角后，获取由所述第一偏振元件反射出光的脉冲波形，若获得的脉冲波形存在前沿噪声，则进入步骤S1，并控制所述光调制装置增大或者减小对通过光的相位角改变量，以使获得的脉冲波形的前沿噪声减弱。
当光调制装置104停止改变通过光的相位角后，在光学谐振腔100内传播的第一偏振态光往返通过调制元件103后相位角延迟180度，第一偏振态光变换为第二偏振态光，产生的第二偏振态光由第一偏振元件102反射出。
本方法首先控制光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡，在光调制装置停止改变通过光的相位角后，获取由第一偏振元件反射出光的脉冲波形，若获得的脉冲波形存在前沿噪声，则控制光调制装置增大或者减小对通过光的相位角改变量，使下一次在光学谐振腔内形成光谐振后获得的脉冲波形的前沿噪声减弱。本实施例的激光脉冲波形净化方法通过检测输出光的脉冲波形，并根据脉冲波形的反馈通过光调制装置来调整光学谐振腔内振荡光的偏振态，以达到抑制输出激光脉冲的前沿噪声的效果，从而实现抑制输出的激光脉冲的前沿噪声。
优选的，在所述激光产生装置的结构布局中，请参考图1，可以将光调制装置104和调制元件103处于第一偏振元件102同一侧，这样保证当光调制装置104工作时，光学谐振腔100内的传播光在入射到第一偏振元件102之前，传播光往返通过了光调制装置104和调制元件103。
进一步具体的，其中步骤S2可具体包括：若获得的脉冲波形存在前沿噪声且前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声减弱，则控制所述光调制装置104减小对通过光的相位角改变量；若获得的脉冲波形存在前沿噪声且前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声增强，则控制所述光调制装置104增大对通过光的相位角改变量。
若获得的脉冲波形存在前沿噪声且前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声减弱，则控制光调制装置104减小对通过光的相位角改变量，使下一次在光学谐振腔内形成光谐振后获得的脉冲波形前沿噪声能够继续减弱。若获得的脉冲波形存在前沿噪声且前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声增强，则控制光调制装置104增大对通过光的相位角改变量，使下一次在光学谐振腔内形成光谐振后获得的脉冲波形的前沿噪声能够减弱。
本实施例方法通过根据反馈的脉冲波形不断地调整光调制装置104对通过光的相位角改变量，通过控制光调制装置104减小或者增大对通过光的相位角改变量，来抑制输出光的脉冲波形存在的前沿噪声，直至输出的脉冲激光不存在前沿噪声。
请参考图3，图3为又一实施例提供的一种激光脉冲波形净化方法的流程图，由图可知，本实施例所述方法包括以下步骤：
S10：控制所述光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使所述光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡。
控制光调制装置104对通过光的相位角改变量为某一预设值，并且持续调制预设时间，使得光学谐振腔100内形成第一偏振态光谐振。
S11：在所述光调制装置停止改变通过光的相位角后，获取由所述第一偏振元件反射出光的脉冲波形。
S12：判断获得的脉冲波形是否存在前沿噪声，若否，则进入步骤S13，若是，则进入步骤S14。
S13：将本次所述光调制装置对通过光的相位角改变量确定为目标改变量。若本次获得的脉冲波形不存在前沿噪声，表明本次光调制装置104对通过光的相位角改变量能够正好使得输出光的脉冲波形不产生前沿噪声，因此将本次光调制装置104对通过光的相位角改变量作为目标改变量，在使用本激光产生装置输出激光脉冲时控制光调制装置104对通过光的相位角改变量为该目标改变量，本激光产生装置输出的激光脉冲抑制了前沿噪声。
S14：判断获得的脉冲波形的前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声减弱或者增强，若减弱，则进入步骤S15，若增强，则进入步骤S16。
S15：控制所述光调制装置减小对通过光的相位角改变量，并进入步骤S10。使得在下一次使激光产生装置的光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡，相应获得的输出光的脉冲波形的前沿噪声能够减弱。
S16：控制所述光调制装置增大对通过光的相位角改变量，并进入步骤S10。使得在下一次使激光产生装置的光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡，相应获得的输出光的脉冲波形的前沿噪声能够减弱。
本实施例的激光脉冲波形净化方法，通过检测输出光的脉冲波形，并根据脉冲波形的反馈通过光调制装置来调整光学谐振腔内振荡光的偏振态，以抑制输出激光脉冲的前沿噪声，实现了闭环控制，从而实现抑制输出的激光脉冲的前沿噪声。
相应的请参考图4，图4为本实施例提供的一种激光脉冲波形净化系统的示意图，由图可看出，所述激光脉冲波形净化系统包括光学谐振腔100、激励源101、第一偏振元件102、调制元件103、光调制装置104、获取装置105和控制装置106，第一偏振元件102、光调制装置104和调制元件103设置在光学谐振腔100内。
所述光学谐振腔100用于使腔内传播光形成振荡，所述激励源101用于向腔内传播光提供增益，所述第一偏振元件102用于将腔内传播的第一偏振态光透射而将第二偏振态光反射到光学谐振腔100外，所述第一偏振态光和所述第二偏振态光的偏振态正交。
所述调制元件103用于将通过光的相位角延迟，使得当所述光调制装置104不改变通过光的相位角时，腔内传播光往返通过所述调制元件103后相位角延迟180度，所述光调制装置104用于改变通过光的相位角。
所述获取装置105用于获取由所述第一偏振元件反射出光的脉冲波形，所述控制装置106用于控制所述光调制装置104改变通过光的相位角并持续预设时间，使所述光学谐振腔100内形成第一偏振态光振荡，并在所述光调制装置104停止改变通过光的相位角后，若所述获取装置105获得的脉冲波形存在前沿噪声，则控制所述光调制装置104增大或者减小对通过光的相位角改变量，以使获得的脉冲波形的前沿噪声减弱。
若光调制装置104不改变通过光的相位角，光学谐振腔100内传播光往返通过调制元件103后传播光的相位角延迟180度，使得在光学谐振腔100内传播的、能够透射过第一偏振元件102的第一偏振态光变换为第二偏振态光，而第二偏振态光无法通过第一偏振元件102，此时在光学谐振腔100内光不能谐振。
当控制光调制装置104改变通过光的相位角，且光调制装置104对通过光的相位角改变量使得光学谐振腔100内传播光往返通过光调制装置104后光的相位角改变180度，此时光学谐振腔100内传播光往返通过调制元件103和光调制装置104后，传播光的相位角累积改变360度，即使得在光学谐振腔100内传播光通过调制元件103和光调制装置104后光的偏振态不发生变化，使得在光学谐振腔100内传播的第一偏振态光通过调制元件103和光调制装置104后仍为第一偏振态光，第一偏振态光能够透射过第一偏振元件102，此时在光学谐振腔100内能形成第一偏振态光谐振。
当光调制装置104停止改变通过光的相位角后，在光学谐振腔100内传播的第一偏振态光往返通过调制元件103后相位角延迟180度，第一偏振态光变换为第二偏振态光，产生的第二偏振态光由第一偏振元件102反射出。
本激光脉冲波形净化系统，首先控制光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡，在光调制装置停止改变通过光的相位角后，由获取装置获取由第一偏振元件反射出光的脉冲波形，若获得的脉冲波形存在前沿噪声，则控制光调制装置增大或者减小对通过光的相位角改变量，使下一次在光学谐振腔内形成光谐振后获得的脉冲波形的前沿噪声减弱。本实施例的激光脉冲波形净化系统通过检测输出光的脉冲波形，并根据脉冲波形的反馈通过光调制装置来调整光学谐振腔内振荡光的偏振态，以达到抑制输出激光脉冲的前沿噪声的效果，从而实现抑制输出的激光脉冲的前沿噪声。
优选的，在又一实施例提供的一种激光脉冲波形净化系统中，在上述实施例的基础上，所述系统还包括第二偏振元件，所述第二偏振元件设置在所述光学谐振腔内，所述第二偏振元件用于将腔内传播的第一偏振态光透射，以及将腔内传播的第二偏振态光的一部分反射出并将第二偏振态光的一部分透射，由所述第二偏振元件反射出的光作为输出激光，使得本激光脉冲波形净化系统能够同时输出用于工作的激光脉冲。
请参考图5，图5为本实施例提供的一种激光脉冲波形净化系统的示意图，由图可知所述激光脉冲波形净化系统包括光学谐振腔、激励源202、第一偏振元件203、第二偏振元件204、调制元件205、光调制装置206、获取装置207和控制装置208，第一偏振元件203、第二偏振元件204、光调制装置206和调制元件205设置在光学谐振腔内。
可选的请参考图5所示，光学谐振腔可包括位于一端的光栅200以及位于另一端的凹形反射面201，通过光栅200和凹形反射面201使腔内传播光形成振荡。通过光栅200能够稳定输出激光的谱线，避免激光双线起振引发的退偏效应。优选的光栅200可采用一级振荡一级输出工作模式。在实际应用中光学谐振腔也可以采用其它形式，也都在本发明保护范围内。
激励源202用于向腔内传播光提供增益，可选的，激励源202包括但不限于射频激励CO2激光波导管。
第一偏振元件203和第二偏振元件204构成本系统的起偏器件，第一偏振元件203和第二偏振元件204都对第一偏振态光高透射，对第二偏振态光高反射，二者组合大大提升了腔内谐振激光的偏振度。其中，由第一偏振元件203反射出的光用于检测本系统产生激光的脉冲波形，由第二偏振元件204反射出的光作为本系统的输出激光。优选的，第一偏振元件203和第二偏振元件204可对称布置。
可选的，调制元件205可采用但不限于1/4波片，光学谐振腔内的传播光单次通过调制元件205后相位角延迟90度，当传播光往返通过调制元件205后传播光的相位角延迟180度。
光调制装置206可以是当被施加电信号时光调制装置206改变通过光的相位角，当没有被施加电信号时光调制装置206不改变通过光的相位角。可选的，光调制装置206可采用但不限于电光普克尔盒。通过调控向电光普克尔盒施加的电压大小，可有效地调整通过它的光线的相位角改变量。
优选的，可参考图5，光调制装置206和调制元件205都处于第二偏振元件204远离第一偏振元件203的一侧，这样保证当光调制装置206改变通过光的相位角时，光学谐振腔内的传播光在入射到第二偏振元件204和第一偏振元件203之前，传播光往返通过了光调制装置206和调制元件205，并且使得当光调制装置206不工作时，通过第二偏振元件204输出大部分的第二偏振态光，并使一部分第二偏振态光透射过而入射到第一偏振元件203，能用于检测脉冲波形。
优选的，还包括检偏元件209，用于滤除由所述第一偏振元件203反射出光中的第一偏振态光，这样确保检测的为输出的第二偏振态光。
可选的，获取装置207可采用但不限于光电探测器，能够将探测的激光信号转变为数字信号，监测激光的脉冲波形。
可选的，还可包括与控制装置208相连的触发装置212，通过触发装置212向光调制装置206施加电信号，能够调控向光调制装置施加的电信号大小。触发装置212可以是高压触发器，能够向电光普克尔盒提供数千伏的激励电压，且其输出电压受控于控制装置的输出信号。
优选的，还可包括第三偏振元件211，用于将由所述第二偏振元件204反射出光中的第一偏振态光滤除，第三偏振元件211对第二偏振态光高透射，对第一偏振态光高反射，用于滤除输出的激光脉冲前沿中的第一偏振态光。
优选的，还可包括反射元件210，用于将第二偏振元件204反射出的光反射出以折转光路。反射元件210可采用反射镜。
本实施例的激光脉冲波形净化系统，通过检测输出光的脉冲波形，并根据脉冲波形的反馈通过光调制装置来调整光学谐振腔内振荡光的偏振态，以抑制输出激光脉冲的前沿噪声，实现了闭环控制，可实时补偿系统器件热效应引起的退偏振效应，实现输出激光脉冲波形的自动净化。
在一种具体实例中，可结合参图5，光学谐振腔的光栅200采用金属原刻光栅，选用100线/mm的反射式闪耀光栅，闪耀角31.97°，对应10P(20)支谱线。凹形反射面采用凹面反射镜，采用ZnSe材质，镀介质膜，镀膜后对反射的激光无半波损失，曲率半径5m，与金属原刻光栅组成谐振腔，腔长约2m。激励源202采用射频激励波导CO2激光管，注入电功率不低于200W，两端由高透的窗口镜密封。
第一偏振元件203和第二偏振元件204都选用ZnSe基底的镀膜偏振片，其镀膜参数如下：水平偏振光透过率＞99％@10.59μm，竖直偏振光反射率＞99％@10.59μm。
光调制装置205采用电光普克尔盒，电光普克尔盒采用CdTe晶体，长度为50mm，通光孔径8mm，消光比＞500：1，光学透过率＞98％。当其加1/4波电压时，单次通过它的激光相位角延迟90°，不加1/4波电压时，通过它的激光相位角延迟0°，偏转方向不变。调制元件205采用1/4波片，采用CdS材料，通光孔径12.7mm。
反射元件210采用平面反射镜，反射率大于99.5％@10.59μm。第三偏振元件211与第二偏振元件204正交布置，第三偏振元件211采用镀膜偏振片，对水平偏振光反射率＞99％@10.59μm，对竖直偏振光透射率＞99％@10.59μm。
检偏元件209采用偏振衰减器，消光比＞100：1，可有效检出第一偏振元件203输出的前沿噪声中的竖直偏振光。
获取装置207采用光电探测器，采用HgCdTe探测器，响应谱段9μm-11μm，响应时间1ns，探测率D*优于109。
控制装置208基于labview控制程序，可实现对探测器输出的光电信号采集、分析，并受控输出驱动高压触发器212的电压信号。高压触发器212输出电压的可调范围3kV-5kV，电压上升沿与下降沿时间均短于7ns。
请参考图6，图6为采用本实施例的激光脉冲波形净化方法净化前和净化后的脉冲波形，由图可看出，净化前的脉冲波形具有清晰可见的前沿噪声，前沿噪声约从418.17μs持续到418.24μs；净化后的脉冲波形中前沿噪声被滤除，输出的脉冲波形净化效果良好。
以上对本发明所提供的一种激光脉冲波形净化方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光脉冲波形净化方法，其特征在于，应用的激光产生装置包括光学谐振腔、激励源、第一偏振元件、调制元件和光调制装置，所述第一偏振元件、所述光调制装置和所述调制元件设置在所述光学谐振腔内；
所述光学谐振腔用于使腔内传播光形成振荡，所述激励源用于向腔内传播光提供增益，所述第一偏振元件用于将腔内传播的第一偏振态光透射而将第二偏振态光反射到所述光学谐振腔外，所述第一偏振态光和所述第二偏振态光的偏振态正交；
所述调制元件用于将通过光的相位角延迟，使得当所述光调制装置不改变通过光的相位角时，腔内传播光往返通过所述调制元件后相位角延迟180度，所述光调制装置用于改变通过光的相位角；
所述方法包括：
步骤S1：控制所述光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使所述光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡；
步骤S2：在所述光调制装置停止改变通过光的相位角后，获取由所述第一偏振元件反射出光的脉冲波形，若获得的脉冲波形存在前沿噪声，则进入步骤S1，并控制所述光调制装置增大或者减小对通过光的相位角改变量，以使获得的脉冲波形的前沿噪声减弱。
2.根据权利要求1所述的激光脉冲波形净化方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
若获得的脉冲波形存在前沿噪声且前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声减弱，则控制所述光调制装置减小对通过光的相位角改变量；
若获得的脉冲波形存在前沿噪声且前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声增强，则控制所述光调制装置增大对通过光的相位角改变量。
3.根据权利要求1所述的激光脉冲波形净化方法，其特征在于，具体包括：
步骤S10：控制所述光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使所述光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡；
步骤S11：在所述光调制装置停止改变通过光的相位角后，获取由所述第一偏振元件反射出光的脉冲波形；
步骤S12：判断获得的脉冲波形是否存在前沿噪声，若否，则进入步骤S13，若是，则进入步骤S14；
步骤S13：将本次所述光调制装置对通过光的相位角改变量确定为目标改变量；
步骤S14：判断获得的脉冲波形的前沿噪声比上一次获取的脉冲波形的前沿噪声减弱或者增强，若减弱，则进入步骤S15，若增强，则进入步骤S16；
步骤S15：控制所述光调制装置减小对通过光的相位角改变量，并进入步骤S10；
步骤S16：控制所述光调制装置增大对通过光的相位角改变量，并进入步骤S10。
4.根据权利要求1-3任一项所述的激光脉冲波形净化方法，其特征在于，所述光调制装置和所述调制元件处于所述第一偏振元件同一侧。
5.一种激光脉冲波形净化系统，其特征在于，包括光学谐振腔、激励源、第一偏振元件、调制元件、光调制装置、获取装置和控制装置，所述第一偏振元件、所述光调制装置和所述调制元件设置在所述光学谐振腔内；
所述光学谐振腔用于使腔内传播光形成振荡，所述激励源用于向腔内传播光提供增益，所述第一偏振元件用于将腔内传播的第一偏振态光透射而将第二偏振态光反射到所述光学谐振腔外，所述第一偏振态光和所述第二偏振态光的偏振态正交；
所述调制元件用于将通过光的相位角延迟，使得当所述光调制装置不改变通过光的相位角时，腔内传播光往返通过所述调制元件后相位角延迟180度，所述光调制装置用于改变通过光的相位角；
所述获取装置用于获取由所述第一偏振元件反射出光的脉冲波形，所述控制装置用于控制所述光调制装置改变通过光的相位角并持续预设时间，使所述光学谐振腔内形成第一偏振态光振荡，并在所述光调制装置停止改变通过光的相位角后，若所述获取装置获得的脉冲波形存在前沿噪声，则控制所述光调制装置增大或者减小对通过光的相位角改变量，以使获得的脉冲波形的前沿噪声减弱。
6.根据权利要求5所述的激光脉冲波形净化系统，其特征在于，还包括检偏元件，用于滤除由所述第一偏振元件反射出光中的第一偏振态光。
7.根据权利要求5所述的激光脉冲波形净化系统，其特征在于，还包括第二偏振元件，所述第二偏振元件设置在所述光学谐振腔内，所述第二偏振元件用于将腔内传播的第一偏振态光透射，以及将腔内传播的第二偏振态光的一部分反射出并将第二偏振态光的一部分透射，由所述第二偏振元件反射出的光作为输出激光。
8.根据权利要求7所述的激光脉冲波形净化系统，其特征在于，所述光调制装置和所述调制元件都处于所述第二偏振元件远离所述第一偏振元件的一侧。
9.根据权利要求7所述的激光脉冲波形净化系统，其特征在于，还包括第三偏振元件，用于将由所述第二偏振元件反射出光中的第一偏振态光滤除。
10.根据权利要求7所述的激光脉冲波形净化系统，其特征在于，还包括反射元件，用于将所述第二偏振元件反射出的光反射出以折转光路。
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