CN113341628A - 一种飞秒超连续白光产生装置 - Google Patents

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夏元钦
曹赫
章媛
张志斌
邓岩岩
李兢兢
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    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/3501—Constructional details or arrangements of non-linear optical devices, e.g. shape of non-linear crystals
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Abstract

一种飞秒超连续白光产生装置，它属于飞秒瞬态吸收技术领域。本发明解决了利用现有的超连续白光产生装置产生的超连续白光的色散大以及由于现有的超连续白光产生装置不易调节，导致超连续白光的质量无法得到保证的问题。本发明通过采用双胶合消色差透镜以及凹面反射镜，来减少飞秒脉冲激光聚焦到蓝宝石窗口片产生超连续白光时发生的色散；通过将装置放置于可移动的光学面包板上，能更加方便且灵活地产生飞秒超连续白光。而且装置易于调节，通过调整平面反射镜的角度，就可以使超连续白光以所需要的角度出射，从而保证超连续白光的质量。本发明可以应用于产生飞秒超连续白光。

Description

一种飞秒超连续白光产生装置
技术领域
本发明属于飞秒瞬态吸收技术领域，具体涉及一种飞秒超连续白光产生装置。
背景技术
由于超连续白光具有光谱范围宽、稳定性强、产生方法简单等优点，大量的飞秒瞬态吸收实验都将超连续白光作为探测光，而在飞秒瞬态吸收技术中，超连续白光的质量和脉宽都直接决定了测量数据的准确性。现在常用的超连续白光产生方法是将一束单一波长的超快脉冲激光聚焦到透明介质中，当功率密度达到一定阈值时，在介质中会发生光谱展宽现象，从而产生超连续白光。
超连续白光的产生是强激光在介质中产生自聚焦通道，并在自聚焦通道中产生自相位调制以及自陡峭等一些复杂的非线性光学过程而形成的结果。不同的介质产生的超连续白光特点和光谱范围有所不同，而且相同介质在不同条件下产生的超连续白光也不同，常用的介质有蓝宝石、氟化钙和水。蓝宝石产生的超连续白光相对稳定且光谱比较平滑，短波从450nm左右开始；氟化钙产生的超连续白光短波从300nm左右开始，但氟化钙在长时间的激光聚焦后会发生热损伤，使用时应将其放置于可缓慢移动的平台上；水产生的超连续白光光谱短波从400nm左右开始，且使用时基频光和产生的超连续白光通过样品池时会引入额外的啁啾。
基于以上情况，瞬态吸收技术中使用最广泛的介质是蓝宝石晶体，但对于时间分辨率要求较高(飞秒量级)的瞬态吸收技术，解决超连续白光色散大的问题就显得尤为重要。而且现有的超连续白光产生装置不易调节，因此无法保证产生的超连续白光的质量。
发明内容
本发明的目的是为解决利用现有的超连续白光产生装置产生的超连续白光的色散大以及由于现有的超连续白光产生装置不易调节，导致超连续白光的质量无法得到保证的问题，而提出一种飞秒超连续白光产生装置。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：
一种飞秒超连续白光产生装置，所述装置包括光阑、双胶合消色差透镜、蓝宝石窗口片、凹面反射镜、第一平面反射镜和第二平面反射镜，其中：
飞秒脉冲激光通过光阑的中心入射至光阑，经光阑透射的光垂直入射至双胶合消色差透镜的中心；
经双胶合消色差透镜透射的光垂直入射至蓝宝石窗口片的中心；
经蓝宝石窗口片透射的光入射至凹面反射镜的中心，经凹面反射镜反射回来的光入射到第一平面反射镜上；
经第一平面反射镜反射回来的光入射到第二平面反射镜上，再经第二平面反射镜出射。
进一步地，所述装置还包括第一平移台和第二平移台，所述双胶合消色差透镜固定于第一平移台上，所述凹面反射镜固定于第二平移台上。
进一步地，所述装置还包括光学面包板，所述光阑、蓝宝石窗口片、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第一平移台和第二平移台均固定在光学面包板上。
进一步地，所述双胶合消色差透镜的焦距为40mm。
进一步地，所述光阑的孔径大小为1mm～3mm。
进一步地，所述蓝宝石窗口片3的厚度为3mm。
更进一步地，所述凹面反射镜的焦距为30mm。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种飞秒超连续白光产生装置，本发明通过采用双胶合消色差透镜以及凹面反射镜，来减少飞秒脉冲激光聚焦到蓝宝石窗口片产生超连续白光时发生的色散；通过将装置放置于可移动的光学面包板上，能更加方便且灵活地产生飞秒超连续白光。而且装置易于调节，通过调整平面反射镜的角度，就可以使超连续白光以所需要的角度出射，从而保证超连续白光的质量。
附图说明
图1是本发明的一种飞秒超连续白光产生装置的示意图；
图中：1、光阑；2、双胶合消色差透镜；3、蓝宝石窗口片；4、凹面反射镜；5、第一平面反射镜；6、第二平面反射镜；7、第一平移台；8、第二平移台；9、光学面包板。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本实施方式。本实施方式所述的一种飞秒超连续白光产生装置，所述装置包括光阑1、双胶合消色差透镜2、蓝宝石窗口片3、凹面反射镜4、第一平面反射镜5和第二平面反射镜6，其中：
飞秒脉冲激光通过光阑1的中心入射至光阑1，经光阑1透射的光垂直入射至双胶合消色差透镜2的中心；
经双胶合消色差透镜2透射的光垂直入射至蓝宝石窗口片3的中心，蓝宝石窗口片3透射出飞秒超连续白光；
经蓝宝石窗口片3透射的光入射至凹面反射镜4的中心，经凹面反射镜4反射回来的光入射到第一平面反射镜5上；
经第一平面反射镜5反射回来的光入射到第二平面反射镜6上，再经第二平面反射镜6出射。
图1中，X、Y轴二维方向的移动对应了水平方向的左右运动和前后运动。首先使飞秒脉冲激光通过光阑1中心到达焦距为40mm的双胶合消色差透镜2表面，通过调节第一平移台7在X轴方向运动，使飞秒脉冲激光经过双胶合消色差透镜2中心位置聚焦，通过调节第一平移台在Y轴方向运动，使飞秒脉冲激光经过双胶合消色差透镜2中心后聚焦于蓝宝石窗口片3产生超连续白光，通过调节第一平移台Y轴的前后运动以及光阑1孔径大小，来调整超连续白光的质量。
产生超连续白光后，将第二平移台8置于超连续白光后，调整第二平移台8在X轴方向运动，使超连续白光到达凹面反射镜4的中心位置，通过调整第二平移台8在Y轴方向运动，对发散的超连续白光进行准直，通过转动凹面反射镜角度使超连续白光以一定角度反射到第一平面反射镜5上。通过调整第一平面反射镜5和第二平面反射镜6的角度，使超连续白光以所需要的角度出射。
具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述装置还包括第一平移台7和第二平移台8，所述双胶合消色差透镜2固定于第一平移台7上，所述凹面反射镜4固定于第二平移台8上。
所述双胶合消色差透镜2固定在第一平移台7上，第一平移台7可控制双胶合消色差透镜2在Y轴方向方向，即前后方向运动，也可控制双胶合消色差透镜2在X轴方向方向，即左右方向运动。调整第一平移台7使飞秒脉冲激光垂直入射到双胶合消色差透镜中心。所述凹面反射镜4固定在第二平移台8上，第二平移台8可控制凹面反射镜4在Y轴方向方向，即前后方向运动，也可控制凹面反射镜4在X轴方向方向，即左右方向运动。调整第二平移台8使飞秒脉冲激光垂直入射到双胶合消色差透镜中心。
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：所述装置还包括光学面包板9，所述光阑1、蓝宝石窗口片3、第一平面反射镜5、第二平面反射镜6、第一平移台7和第二平移台8均固定在光学面包板9上。
通过将上述装置放置于可移动的小型光学面包板上，能更加方便且灵活地产生飞秒超连续白光。
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四、本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述双胶合消色差透镜2的焦距为40mm。
本实施方式中设置双胶合消色差透镜2的焦距为40mm，可以使聚焦后焦斑处能量密度高，同时配合双胶合消色差可以使光谱蓝移。
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五、本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述光阑1的孔径大小为1mm～3mm。
本实施方式通过控制入射光光斑大小来进一步控制入射光能量，当光斑的大小为1到3mm时，白光光谱较稳定。
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六、本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述蓝宝石窗口片3的厚度为3mm。
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七、本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述凹面反射镜4的焦距为30mm。
其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种飞秒超连续白光产生装置，其特征在于，所述装置包括光阑(1)、双胶合消色差透镜(2)、蓝宝石窗口片(3)、凹面反射镜(4)、第一平面反射镜(5)和第二平面反射镜(6)，其中：
飞秒脉冲激光通过光阑(1)的中心入射至光阑(1)，经光阑(1)透射的光垂直入射至双胶合消色差透镜(2)的中心；
经双胶合消色差透镜(2)透射的光垂直入射至蓝宝石窗口片(3)的中心；
经蓝宝石窗口片(3)透射的光入射至凹面反射镜(4)的中心，经凹面反射镜(4)反射回来的光入射到第一平面反射镜(5)上；
经第一平面反射镜(5)反射回来的光入射到第二平面反射镜(6)上，再经第二平面反射镜(6)出射。
2.根据权利要求1所述的一种飞秒超连续白光产生装置，其特征在于，所述装置还包括第一平移台(7)和第二平移台(8)，所述双胶合消色差透镜(2)固定于第一平移台(7)上，所述凹面反射镜(4)固定于第二平移台(8)上。
3.根据权利要求2所述的一种飞秒超连续白光产生装置，其特征在于，所述装置还包括光学面包板(9)，所述光阑(1)、蓝宝石窗口片(3)、第一平面反射镜(5)、第二平面反射镜(6)、第一平移台(7)和第二平移台(8)均固定在光学面包板(9)上。
4.根据权利要求3所述的一种飞秒超连续白光产生装置，其特征在于，所述双胶合消色差透镜(2)的焦距为40mm。
5.根据权利要求4所述的一种飞秒超连续白光产生装置，其特征在于，所述光阑(1)的孔径大小为1mm～3mm。
6.根据权利要求5所述的一种飞秒超连续白光产生装置，其特征在于，所述蓝宝石窗口片(3)的厚度为3mm。
7.根据权利要求6所述的一种飞秒超连续白光产生装置，其特征在于，所述凹面反射镜(4)的焦距为30mm。
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