CN112649595B - 一种基于单脉冲激光诱导光致击穿可控射流的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于单脉冲激光诱导光致击穿可控射流的系统和方法，利用二分之一波片和偏振分光棱镜对单个脉冲激光进行分光比可调的分束，形成不同能量比的两束脉冲激光；随后通过一个第一反射镜来调整分束后激光的入射方向，进而使得两束脉冲激光聚焦在样品池的不同位置形成大小、位置可调的两点击穿，最终利用空泡间相互作用所导致的非对称振荡来形成可控的微射流。本发明只利用单个脉冲激光器就可形成可控微射流，能显著降低成本。

Description

一种基于单脉冲激光诱导光致击穿可控射流的系统和方法

技术领域

本发明涉及液体的光致击穿领域，尤其涉及一种基于单脉冲激光诱导光致击穿可控射流的系统和方法。

背景技术

脉冲激光由于其极短的脉冲宽度以及超高的瞬时功率，被广泛的应用于现代社会的各个领域当中。通过利用聚焦技术将脉冲激光在空间上进行压缩，进一步提高其瞬时的功率密度，当作用于液体介质中时，很容易引起光致击穿现象。光致击穿过程包括等离子体形成、空化气泡振荡以及冲击波的发射等。此外，在特定情况下还会有微射流的形成。与击穿空泡相比，微射流具有更高的尖端速度，更小的尖端尺寸和明显的方向性。因此，光致击穿微射流在提高显微加工精度和准确性、细胞膜微手术的可控性方面具有非常大的潜力。特别是在细胞膜微手术方面，光致击穿能够形成微米甚至亚微米量级的微射流，可靶向性的实现单细胞的穿孔。且与其他光穿孔技术相比，击穿微射流所引起介质定向流动，可实现外源物质的主动导入，进而提高外源物质导入的效率以及剂量的可控性。因此，如何实现光致击穿微射流包括射流大小、方向以及速度等的可控对于推动光致击穿在生物医学领域的应用具有重要的价值。

根据以往的研究，微射流的形成与空泡的非对称振荡过程密切相关，包括固体壁、空气面、超声场甚至重力的作用等都会导致微射流的形成。但是，在微射流可控性方面来说，固体壁、空气面等由于其结构、位置的固定，很难调整微射流的形成方向；而对于外源的超声场或者压力场来说，可通过调整其方向来控制微射流方向，然而很难实现微射流强弱、大小的精细控制。目前，最灵活的微射流可控性操作是利用多空泡间的相互作用来完成，例如利用两台脉冲激光器从不同方向入射，从而形成大小、位置及相位不同的两个空泡来控制微射流的形成。然而，该种方法具有系统繁复，操作复杂且费用昂贵等缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于单脉冲激光诱导光致击穿可控射流的系统和方法，能形成大小、强弱及方向可控的微射流，且系统简单，操作容易。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的系统，包括脉冲激光器、能量测量模块和系统控制存储模块；

在脉冲激光器的脉冲激光传播方向上依次设置有二分之一波片、偏振分光棱镜和第一反射镜；

在偏振分光棱镜的脉冲激光反射光传播方向上设置有第二反射镜，在偏振分光棱镜的脉冲激光反射光经第二反射镜反射的脉冲激光反射光传播方向上依次设置有聚焦物镜、样品池、成像物镜和第一二向色镜；在第一二向色镜的反射光传播方向上依次设置有第一陷波片和相机；

第二反射镜用于将经过偏振分光棱镜和第一反射镜反射的两束脉冲激光反射进聚焦物镜，并分别聚焦在样品池中；

相机为具有外触发功能的相机；相机和第一陷波片构成等离子体成像模块，用于拍摄击穿等离子体的图像，确定击穿点位置；

系统控制存储模块与脉冲激光器和相机电连接，用于控制脉冲激光器和相机之间的时序和触发；同时接收和存储相机的图像数据；

能量测量模块用于确定经偏振分光棱镜反射和透过的两束脉冲激光的能量。

优选的，还包括连续激光器、第二二向色镜、第二陷波片和高速成像仪；

第二二向色镜设置在第二反射镜和聚焦物镜之间；在连续激光器的连续激光传播方向上依次设置有第一凸透镜和第二凸透镜，从第二凸透镜透过的连续激光经第二二向色镜反射进入聚焦物镜；

在第一二向色镜的透射光传播方向上依次设置第二陷波片和高速成像仪；高速成像仪与系统控制存储模块电连接，系统控制存储模块还用于控制脉冲激光器和高速成像仪之间的时序和触发；同时接收和存储高速成像仪的图像数据。

进一步的，在第二凸透镜透过的连续激光传播方向上还设置有散射片；从散射片透过的连续激光经第二二向色镜反射进入聚焦物镜。

进一步的，在第二凸透镜透过的连续激光传播方向上还设置有第三反射镜；从第三反射镜反射的连续激光经第二二向色镜反射进入聚焦物镜。

优选的，能量测量模块包括第一分束镜、第一能量计、第二分束镜和第二能量计；

第一分束镜设置在脉冲激光器和二分之一波片之间，在第一分束镜的脉冲激光反射光传播方向上设置第一能量计；

第二分束镜设置在偏振分光棱镜和第二反射镜之间，在第二分束镜的脉冲激光反射光传播方向上设置第二能量计。

进一步的，第一分束镜与脉冲激光器的脉冲激光传播方向的夹角为45°，第一分束镜的透反分光比为9：1；第二分束镜与偏振分光棱镜的脉冲激光反射光传播方向夹角为45°，第二分束镜的透反分光比为9：1。

优选的，在脉冲激光器和二分之一波片之间还设置有凹透镜和凸透镜，凹透镜设置在脉冲激光器和凸透镜之间。

优选的，脉冲激光器输出波长为532nm，脉宽为6ns。

一种基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的形成方法，基于所述的系统，包括：

S1、建立分光比与二分之一波片偏转角度之间的关系：调整二分之一波片的角度，通过能量测量模块获得偏振分光棱镜的透射激光和反射激光的能量并计算分光比；建立分光比从0.1到10范围内分光比与二分之一波片偏转角度之间的函数关系；

S2、建立两击穿点偏移位置与第一反射镜的位置和偏转角度之间的关系：经过偏振分光棱镜的反射激光经聚焦物镜中心沿主光轴入射进入样品池，在聚焦物镜焦点处形成击穿点，该击穿点保持不变；调整二分之一波片偏转角度到分光比为的位置，沿脉冲激光器的脉冲激光光轴方向移动第一反射镜，同时调整第一反射镜偏转角度，为确保激光能从聚焦物镜中心入射，第一反射镜的位移长度L与偏转角度α之间应该满足L＝*π*d/180，d为第一反射镜中心与第二反射镜中心连线在垂直于脉冲激光器发出的脉冲激光光轴方向上的投影长度；经第一反射镜反射的脉冲激光从聚焦物镜中心入射样品池，形成击穿点；利用相机所获得的等离子体图像来计算两击穿点间位置，建立两击穿点偏移位置与第一反射镜的位置和偏转角度之间的关系，得到第一反射镜的位置和偏转角度与两点击穿射流的方向和长度之间的关系；

S3、建立脉冲激光能量和二分之一波片偏转角度与两点击穿射流的强弱之间的关系：通过调整脉冲激光器输出的单脉冲能量来调整总的击穿强弱，通过二分之一波片控制分光比来调控两点击穿射流的相对大小，得到脉冲激光能量和二分之一波片偏转角度与两点击穿射流的强弱之间的关系；

S4、可控微射流的形成：根据S2和S3所建立的关系，通过调整脉冲激光器输出的单脉冲能量、二分之一波片偏转角度以及第一反射镜位置和偏转角度，获得所需的特定方向、特定长度和强弱的击穿微射流。

优选的，S4中可控微射流的具体实现步骤包括：

调整成像物镜位置，并在样品池中加入击穿液体，使击穿点在和相机中清晰成像；

设置脉冲激光器与相机之间的触发延时，设为T；在脉冲激光发射之前T时，系统控制存储模块给相机发出一个触发信号，使相机开始记录图像；

根据需要和函数关系设置脉冲激光器输出的单脉冲能量，二分之一波片偏转角度以及第一反射镜的位置和偏转角度；

系统控制存储模块触发脉冲激光器输出单个脉冲，同时记录相机的成像数据。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明利用二分之一波片和偏振分光棱镜对单个脉冲激光进行分光比可调的分束，形成不同能量比的两束脉冲激光；随后通过一个第一反射镜来调整分束后激光的入射方向，进而使得两束脉冲激光聚焦在样品池的不同位置形成大小、位置可调的两点击穿，最终利用空泡间相互作用所导致的非对称振荡来形成可控的微射流。本发明只利用单个脉冲激光器就可形成可控微射流，能显著降低成本。

进一步的，引入高速成像仪，可对击穿过程的空泡演变过程进行成像，可获得击穿空泡的动态演变图像，具有非常高的空间分辨率和时间分辨率。

本发明简单可行的可控微射流的实现方法，为细胞穿孔、显微加工等提供了新方案，具体具有以下优点：(1)微射流的可控形成即两点击穿的大小和相对位置控制方案简单；分束后的两束激光能量可通过调整二分之一波片的角度来实现，而击穿点的位置则只需通过设定好第一反射镜的位置和角度就可完成，且第一反射镜的位置与角度之间存在一个简单易实现的线性关系；(2)对操作人员的操作熟练度要求比较低。

附图说明

图1为本发明基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的结构示意图。

图2为本发明光致击穿可控射流的形成方法流程图。

图3为相机25获得的不同击穿间隔的两点击穿等离子体图像。

图4为利用高速成像仪23所获得的空泡动态演变以及射流形成图。

其中：脉冲激光器1、第一分束镜2、凹透镜3、第三凸透镜4、二分之一波片5、偏振分光棱镜6、第一反射镜7、第一能量计8、第二分束镜9、第二能量计10、连续激光器11、第一凸透镜12、第二凸透镜13、散射片14、第三反射镜15、第二反射镜16、第二二向色镜17、聚焦物镜18、样品池19、成像物镜20、第一二向色镜21、第二陷波片22、高速成像仪23、第一陷波片24、相机25、系统控制存储模块26。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的系统，包括脉冲激光器1、连续激光器11和系统控制存储模块26。

在脉冲激光器1的脉冲激光传播方向上依次设置有第一分束镜2、凹透镜3、第三凸透镜4、二分之一波片5、偏振分光棱镜6和第一反射镜7。第一分束镜2与脉冲激光器1的脉冲激光传播方向的夹角为45°，如图1中所示第一分束镜2以与光轴竖直方向逆时针45°安装在脉冲激光器1正前方。在第一分束镜2的脉冲激光反射光传播方向上放置一个第一能量计8，用于测量脉冲激光器1的每个输出脉冲的总能量，第一分束镜2的透反分光比为9：1。偏振分光棱镜6的脉冲激光反射光传播方向上安装一个第二分束镜9，第二分束镜9的透反分光比为9：1，第二分束镜9与偏振分光棱镜6的脉冲激光反射光传播方向夹角为45°。在第二分束镜9脉冲激光反射光传播方向上设置有第二能量计10，用于测量分束后的两束激光能量。

在第二分束镜9的脉冲激光透射光传播方向上设置有第二反射镜16，在第二分束镜9的脉冲激光透射光经第二反射镜16反射的脉冲激光反射光传播方向上依次设置有第二二向色镜17、聚焦物镜18、样品池19、成像物镜20、第一二向色镜21、第二陷波片22和高速成像仪23。在第一二向色镜21的反射光传播方向上依次设置有第一陷波片24和相机25。第二反射镜16用于将分束后的两束激光反射进聚焦物镜18。

在连续激光器11的连续激光传播方向上依次设置有第一凸透镜12、第二凸透镜13、散射片14和第三反射镜15。第二二向色镜17设置在第三反射镜15的连续激光反射光传播方向上。

本实施例中，所述的所有器件均处于同一水平面上。

本实施例中，所述的脉冲激光器1、第一分束镜2、凹透镜3、第三凸透镜4、二分之一波片5、偏振分光棱镜6、第一反射镜7、第一能量计8、第二分束镜9、第二能量计10满足共轴条件。

本实施例中，所述的连续激光器11、第一凸透镜12、第二凸透镜13、散射片14、第三反射镜15、第二二向色镜17、聚焦物镜18、样品池19、成像物镜20、第一二向色镜21、第二陷波片22、第一陷波片24、高速成像仪23和相机25满足共轴条件。

所述的脉冲激光器1输出波长为532nm，脉宽为6ns；连续激光器11为He-Ne激光器，输出波长为632.8nm，功率为5mw。

所述的凹透镜3的靠近脉冲激光器1方向的焦点与第三凸透镜4的靠近脉冲激光器1方向的焦点重合，用于对脉冲激光进行扩束；第一凸透镜12的远离连续激光器11方向的焦点与第二凸透镜13的靠近连续激光器11方向的焦点重合，用于对连续激光进行扩束。

所述的二分之一波片5的作用波长为532nm，其与偏振分光棱镜6构成能量可调分束模块；通过调整二分之一波片5的角度，达到调整偏振分光棱镜6分光比的目的。

所述的散射片14放置方向与连续激光器11的连续激光传播方向垂直，用于将连续激光均匀化使其能更好的作为成像光源。

所述的第三反射镜15为保护银反射镜，其与连续激光器11的连续激光传播方向的夹角为45°；第二反射镜16为532nm的激光反射镜，其与二向色镜9透射光方向的夹角为逆时针45°；第二反射镜16用于将分束后的脉冲激光反射到聚焦物镜18中。

所述的第一反射镜7的位置和角度不定。位置可沿脉冲激光器1的脉冲激光光轴方向移动，其角度与光轴方向移动距离相关。第一反射镜7与脉冲激光器1发出的脉冲激光光轴方向逆时针夹角的角度α调整范围是45°到50°之间；第一反射镜7沿脉冲激光器1的脉冲激光传播方向的位移L与角度α之间的关系满足L＝(α-45)*π*d/180；d为第一反射镜7中心位置距离第二反射镜16中心位置沿脉冲激光器1发出的脉冲激光光轴垂直方向之间的距离，即第一反射镜7中心与第二反射镜16中心连线在垂直于脉冲激光器1发出的脉冲激光光轴方向上的投影长度；第一反射镜7位置和角度的调整始终保证被反射的激光经第二反射镜16反射后能以不同的入射角度进入聚焦物镜18。

所述的第二二向色镜17为短通二向色镜，截止波长为567nm，其与入射的连续激光传播方向的夹角为逆时针45°；第一二向色镜21为长通二向色镜，截止波长为567nm，其与入射的连续激光传播方向的夹角为逆时针45°。

所述的聚焦物镜18是数值孔径为0.6的长工作距离物镜，其紧贴着样品池；成像物镜20为长工作距离物镜，放大倍数为20倍。

所述的高速成像仪23为Photron公司的Fastcam SA-Z相机，成像速度可超过21万帧/秒，与第二陷波片22一起用于对击穿空泡的动态演变过程进行成像；相机25为具有外触发功能的普通相机，相机25和第一陷波片24构成等离子体成像模块，用于拍摄击穿等离子体的图像，确定击穿点位置；第一陷波片24的中心波长为532nm。

所述的系统控制存储模块26包含数据处理存储部分和时序控制部分；系统控制存储模块26与脉冲激光器1、高速成像仪23以及相机25相连，用于控制三个设备之间的时序和触发；同时接收和存储两个高速成像仪23以及相机25的图像数据。

如图2所示，本发明实施例提供了一种光致击穿可控射流的形成方法，该方法首先将单脉冲激光分束，将具有不同入射角度的激光用同一个聚焦物镜聚焦在样品池中的不同位置，进而形成两点击穿，诱导可控射流的形成；分束后入射角度的控制是通过调整第一反射镜7的位置和角度来实现。该方法的具体实施步骤包括：

S1、建立分光比与二分之一波片5偏转角度之间的关系：将脉冲激光器1的单脉冲能量调整到合适范围，每调整一次二分之一波片5的角度，记录两个能量计的能量，得到偏振分光棱镜6的透射激光和反射激光的能量并计算分光比；建立分光比从0.1到10范围内分光比与二分之一波片5偏转角度之间的函数关系；

S2、建立击穿点偏移位置与第一反射镜7的位置和偏转角度之间的关系；经过偏振分光棱镜6的反射光经聚焦物镜18中心沿主光轴入射进入样品池19，在聚焦物镜18焦点处形成击穿点，该击穿点保持不变；调整二分之一波片5偏转角度到分光比为1的位置，调整脉冲激光器1输出的单脉冲能量，确保能发生明显击穿；在第一反射镜7沿脉冲激光器1的脉冲激光光轴方向移动的同时调整其偏转角度，为确保激光能从聚焦物镜18中心入射，位移长度与偏转角度之间应该满足移L与角度α之间的关系满足L＝(α-45)*π*d/180；利用相机25所获得的等离子体图像来计算击穿点间位置，从而建立击穿点偏移位置与第一反射镜7的位置和偏转角度之间的关系；参照图3，为获得的具有不同击穿间隔的等离子体图像。

S3、建立脉冲激光能量、二分之一波片偏转角度、第一反射镜7的位置和偏转角度与两点击穿射流的方向、长度、强弱等参数之间的关系；脉冲激光器1输出的单脉冲能量可用来调整总的击穿强弱，二分之一波片5通过控制分光比从而调控两点击穿的相对大小，而第一反射镜7则可调控击穿点间相互位置；微射流的特性与激光能量、相对位置和相对大小都密切相关；因此，通过调整和测量不同能量、分光比和相对位置情况下的击穿微射流形成情况，可建立它们之间的相互关系；

S4、可控微射流的形成；根据S1、S2、S3所建立的关系，通过调整脉冲激光器1输出能量，二分之一波片5偏转角度以及第一反射镜7位置和偏转角，即可获得所需的特定方向、特定大小和强弱的击穿微射流。参照图4，为两点击穿所形成的微射流图像。

所述的S4可控微射流的具体实现步骤包括：

(1)调整成像物镜20位置，确保击穿点在成像区域能使高速成像仪23以及相机25清晰成像，并在样品池中加入适量的击穿液体；

(2)设置脉冲激光器1与高速成像仪23和相机25之间的触发延时；延时设置为500ns，即在脉冲激光发射之前的500ns，控制模块26给高速成像仪23和相机25发出一个触发信号，使两个高速成像仪23和相机25开始记录图像；

(3)根据需要和函数关系设置脉冲激光器1输出的单脉冲能量，二分之一波片5偏转角度以及第一反射镜7的位置和角度；

(4)系统控制存储模块26触发脉冲激光器1输出单个脉冲，同时记录高速成像仪23和相机25的成像数据。

本发明的原理为：脉冲激光器1、第一分束镜2、凹透镜3、第三凸透镜4、二分之一玻片5、偏振分光棱镜6、第一反射镜7、第二分束镜9、第二反射镜16、第二二向色镜17、聚焦物镜18组成光致击穿可控激发装置，用于产生大小、位置可控的两点击穿；脉冲激光器1单脉冲能量可调，输出的脉冲经过凹透镜3和第三凸透镜4扩束后利用二分之一波片5和偏振分光棱镜6来进行分束，形成不同能量比的两束脉冲激光；两束脉冲激光经第二反射镜16反射以不同角度进入聚焦物镜18，入射角度利用第一反射镜7来进行调整；两束脉冲激光经聚焦物镜聚焦在样品池19的不同位置来形成不同强度的光致击穿。

连续激光器11、第一凸透镜12和第二凸透镜13、散射片14、第三反射镜15、第二二向色镜17、聚焦物镜18、成像物镜20、第一二向色镜21、第二陷波片22和高速成像仪23、第一陷波片24及相机25构成光致击穿实时检测模块；连续激光器11为He-Ne激光器，输出波长为632nm，输出的连续激光经过第一凸透镜12、第二凸透镜13扩束后经散射片14、第三反射镜15、第二二向色镜17反射后进入样品池19作为高速成像仪23的成像光源；成像物镜20的放大倍数为20倍；第一二向色镜21和第一陷波片24为高速成像仪23和相机25保护装置，防止脉冲激光进入高速成像仪23和相机25。

该系统利用分光器件对单脉冲进行分束后聚焦在液体中焦平面不同位置，从而实现两点击穿的强度、相对位置以及相对尺寸的控制，进而形成大小、强弱及方向可控的微米甚至亚微米量级的射流，该过程可利用高速相机来对击穿位置、空泡演变及射流形成过程进行检测。引入两种成像方式，可分别对击穿过程的击穿位置和空泡演变过程进行成像；可获得精确的击穿点位置信息和击穿空泡的动态演变图像，具有非常高的空间分辨率和时间分辨率。本发明可以用于液体中的光致击穿以及击穿射流的系统研究，并为显微加工，细胞膜微手术等提供理论和实践支持，具有重大的应用价值。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对于本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的系统，其特征在于，包括脉冲激光器(1)、能量测量模块和系统控制存储模块(26)；

在脉冲激光器(1)的脉冲激光传播方向上依次设置有二分之一波片(5)、偏振分光棱镜(6)和第一反射镜(7)；

在偏振分光棱镜(6)的脉冲激光反射光传播方向上设置有第二反射镜(16)，在偏振分光棱镜(6)的脉冲激光反射光经第二反射镜(16)反射的脉冲激光反射光传播方向上依次设置有聚焦物镜(18)、样品池(19)、成像物镜(20)和第一二向色镜(21)；在第一二向色镜(21)的反射光传播方向上依次设置有第一陷波片(24)和相机(25)；

第二反射镜(16)用于将经过偏振分光棱镜(6)和第一反射镜(7)反射的两束脉冲激光反射进聚焦物镜(18)，并分别聚焦在样品池(19)中；

相机(25)为具有外触发功能的相机；相机(25)和第一陷波片(24)构成等离子体成像模块，用于拍摄击穿等离子体的图像，确定击穿点位置；

系统控制存储模块(26)与脉冲激光器(1)和相机(25)电连接，用于控制脉冲激光器(1)和相机(25)之间的时序和触发；同时接收和存储相机(25)的图像数据；

能量测量模块用于确定经偏振分光棱镜(6)反射和透过的两束脉冲激光的能量；

还包括连续激光器(11)、第二二向色镜(17)、第二陷波片(22)和高速成像仪(23)；

第二二向色镜(17)设置在第二反射镜(16)和聚焦物镜(18)之间；在连续激光器(11)的连续激光传播方向上依次设置有第一凸透镜(12)和第二凸透镜(13)，从第二凸透镜(13)透过的连续激光经第二二向色镜(17)反射进入聚焦物镜(18)；

在第一二向色镜(21)的透射光传播方向上依次设置第二陷波片(22)和高速成像仪(23)；高速成像仪(23)与系统控制存储模块(26)电连接，系统控制存储模块(26)还用于控制脉冲激光器(1)和高速成像仪(23)之间的时序和触发；同时接收和存储高速成像仪(23)的图像数据；

在第二凸透镜(13)透过的连续激光传播方向上还设置有第三反射镜(15)；从第三反射镜(15)反射的连续激光经第二二向色镜(17)反射进入聚焦物镜(18)。

2.根据权利要求1所述的基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的系统，其特征在于，在第二凸透镜(13)透过的连续激光传播方向上还设置有散射片(14)；从散射片(14)透过的连续激光经第二二向色镜(17)反射进入聚焦物镜(18)。

3.根据权利要求1所述的基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的系统，其特征在于，能量测量模块包括第一分束镜(2)、第一能量计(8)、第二分束镜(9)和第二能量计(10)；

第一分束镜(2)设置在脉冲激光器(1)和二分之一波片(5)之间，在第一分束镜(2)的脉冲激光反射光传播方向上设置第一能量计(8)；

第二分束镜(9)设置在偏振分光棱镜(6)和第二反射镜(16)之间，在第二分束镜(9)的脉冲激光反射光传播方向上设置第二能量计(10)。

4.根据权利要求3所述的基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的系统，其特征在于，第一分束镜(2)与脉冲激光器(1)的脉冲激光传播方向的夹角为45°，第一分束镜(2)的透反分光比为9：1；第二分束镜(9)与偏振分光棱镜(6)的脉冲激光反射光传播方向夹角为45°，第二分束镜(9)的透反分光比为9：1。

5.根据权利要求1所述的基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的系统，其特征在于，在脉冲激光器(1)和二分之一波片(5)之间还设置有凹透镜(3)和凸透镜，凹透镜(3)设置在脉冲激光器(1)和凸透镜之间。

6.根据权利要求1所述的基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的系统，其特征在于，脉冲激光器(1)输出波长为532nm，脉宽为6ns。

7.一种基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的形成方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的系统，包括：

S1、建立分光比与二分之一波片(5)偏转角度之间的关系：调整二分之一波片(5)的角度，通过能量测量模块获得偏振分光棱镜(6)的透射激光和反射激光的能量并计算分光比；建立分光比从0.1到10范围内分光比与二分之一波片(5)偏转角度之间的函数关系；

S2、建立两击穿点偏移位置与第一反射镜(7)的位置和偏转角度之间的关系：经过偏振分光棱镜(6)的反射激光经聚焦物镜(18)中心沿主光轴入射进入样品池(19)，在聚焦物镜(18)焦点处形成击穿点，该击穿点保持不变；调整二分之一波片(5)偏转角度到分光比为1的位置，沿脉冲激光器(1)的脉冲激光光轴方向移动第一反射镜(7)，同时调整第一反射镜(7)偏转角度，为确保激光能从聚焦物镜(18)中心入射，第一反射镜(7)的位移长度L与偏转角度α之间应该满足L＝(α-135)*π*d/180，d为第一反射镜(7)中心与第二反射镜(16)中心连线在垂直于脉冲激光器(1)发出的脉冲激光光轴方向上的投影长度；经第一反射镜(7)反射的脉冲激光从聚焦物镜(18)中心入射样品池，形成击穿点；利用相机(25)所获得的等离子体图像来计算两击穿点间位置，建立两击穿点偏移位置与第一反射镜(7)的位置和偏转角度之间的关系，得到第一反射镜(7)的位置和偏转角度与两点击穿射流的方向和长度之间的关系；

S3、建立脉冲激光能量和二分之一波片偏转角度与两点击穿射流的强弱之间的关系：通过调整脉冲激光器(1)输出的单脉冲能量来调整总的击穿强弱，通过二分之一波片(5)控制分光比来调控两点击穿射流的相对大小，得到脉冲激光能量和二分之一波片偏转角度与两点击穿射流的强弱之间的关系；

S4、可控微射流的形成：根据S2和S3所建立的关系，通过调整脉冲激光器(1)输出的单脉冲能量、二分之一波片(5)偏转角度以及第一反射镜(7)位置和偏转角度，获得所需的特定方向、特定长度和强弱的击穿微射流。

8.根据权利要求7所述的基于单脉冲诱导光致击穿可控射流的形成方法，其特征在于，S4中可控微射流的具体实现步骤包括：

(1)调整成像物镜(20)位置，并在样品池(19)中加入击穿液体，使击穿点在和相机(25)中清晰成像；

(2)设置脉冲激光器(1)与相机(25)之间的触发延时，设为T；在脉冲激光发射之前T时，系统控制存储模块(26)给相机(25)发出一个触发信号，使相机(25)开始记录图像；

(3)根据需要和函数关系设置脉冲激光器(1)输出的单脉冲能量，二分之一波片(5)偏转角度以及第一反射镜(7)的位置和偏转角度；

(4)系统控制存储模块(26)触发脉冲激光器(1)输出单个脉冲，同时记录相机(25)的成像数据。

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