一种可调脉宽短脉冲激光器制造技术

本申请涉及一种可调脉宽短脉冲激光器。在介质池长度固定不变的前提条件下，使用焦距较短的聚焦透镜压缩，压缩效率较高，但是其稳定性较差，压缩效果不是很好；而使用焦距较长的聚焦透镜，所得实验现象恰恰与短聚焦镜时相反。本申请提供了一种可调脉宽短脉冲激光器，包括依次排列的第一光压缩部和第二光压缩部；所述第一压缩部包括泵浦源激光器、半波片、第一反射镜、受激布里渊散射产生池、第一变焦透镜、第一1/4波片和第一检偏器；所述第二压缩部包括依次排列的行波放大器、第二检偏器、第二1/4波片、第二变焦透镜和受激布里渊散射放大池，所述第一检偏器与所述行波放大器依次排列。结构简单、成本低廉、操作快捷方便。

A Short Pulse Laser with Adjustable Pulse Width

【技术实现步骤摘要】
一种可调脉宽短脉冲激光器
本申请属于短脉冲激光
，特别是涉及一种可调脉宽短脉冲激光器。
技术介绍
常见受激布里渊散射(SBS)脉宽压缩结构包括聚焦单池结构和紧凑双池结构两种，相比于单池结构，双池结构的优点在于能够在产生池中产生更稳定的Stokes种子光，并将其汇入到放大池中，大大提高了在液体介质中非线性效应的稳定性，最终得到的出射光脉宽更窄，能量更高，输出更稳定。但是基于这种传统SBS压缩结构，所获得脉冲脉宽变化幅度不大，无法实现有效的脉宽调制。因此利用这种压缩方法所得到的压缩光的脉宽可调性能较差，应用领域单一受限，无法完全满足脉宽范围在纳秒-亚纳秒之间的短脉冲激光器的需求。在传统的SBS压缩脉宽实验中，为了使出射光具有不同的脉宽，采用的相关方法大致有以下几种：一是从液体介质的种类入手，开发合适的新型SBS液体介质，或者选用混合介质，利用不同介质引发的受激布里渊散射对入射光线压缩程度不同，实现多种脉宽的输出；但此方法过于依赖液体介质，介质需要时常更新，大大增加了生产成本。二是从SBS介质温度入手，通过温度的调控实现SBS介质增益系数和声子寿命的改变，进而在一定程度上影响了SBS效应的强弱，达到压缩脉宽的调控目的。但此方法需要对液体介质配备恒温装置，大大提高了装置的复杂性，无法在市面上大规模应用。针对液体介质引发的布里渊散射而言，光与液体介质产生的非线性效应的强弱是压缩后输出光脉宽的重要影响因素，控制非线性效应的强弱，就可以调节入射光线脉宽被压缩的程度，进而在这种短脉冲激光器中实现大范围的脉宽调节。在现有利用普通聚焦透镜的SBS压缩结构中，对于聚焦透镜焦距对脉宽压缩效果的研究也有报道，在介质池长度固定不变的前提条件下，使用焦距较短的聚焦透镜压缩，能获得脉宽相对更窄的脉冲，压缩效率较高，但是其稳定性较差，压缩效果不是很好；而使用焦距较长的聚焦透镜，所得实验现象恰恰与短聚焦镜时相反，获得压缩光脉宽较大，稳定性较高，压缩效果较好，但是其压缩效率较低。
技术实现思路
1.要解决的技术问题基于在现有利用普通聚焦透镜的SBS压缩结构中，对于聚焦透镜焦距对脉宽压缩效果的研究也有报道，在介质池长度固定不变的前提条件下，使用焦距较短的聚焦透镜压缩，能获得脉宽相对更窄的脉冲，压缩效率较高，但是其稳定性较差，压缩效果不是很好；而使用焦距较长的聚焦透镜，所得实验现象恰恰与短聚焦镜时相反，获得压缩光脉宽较大，稳定性较高，压缩效果较好，但是其压缩效率较低的问题，本申请提供了一种可调脉宽短脉冲激光器。2.技术方案为了达到上述的目的，本申请提供了一种可调脉宽短脉冲激光器，包括依次排列的第一光压缩部和第二光压缩部；所述第一压缩部包括并排设置的第一激光转换单元和第二激光转换单元，所述第一激光转换单元包括依次排列的泵浦源激光器、半波片和第一反射镜，所述第一反射镜倾斜设置，所述第二激光转换单元包括依次排列的受激布里渊散射产生池、第一变焦透镜、第一1/4波片和第一检偏器，所述第一检偏器倾斜设置，所述第一检偏器与所述第一反射镜对应设置；所述第二压缩部包括依次排列的行波放大器、第二检偏器、第二1/4波片、第二变焦透镜和受激布里渊散射放大池，所述第一检偏器与所述行波放大器依次排列。可选地，所述第一反射镜设置于所述第一检偏器下方。可选地，所述第一变焦透镜为液体变焦透镜，所述第二变焦透镜为液体变焦透镜。可选地，所述液体变焦透镜包括透明窗口，所述透明窗口两端设置有金属电极，所述金属电极上涂覆有绝缘层，所述液体变焦透镜内设置有电解质液。可选地，所述受激布里渊散射产生池两端为光学玻璃窗口，所述受激布里渊散射放大池两端为光学玻璃窗口。可选地，所述第一1/4波片与激光出射轴线呈45°夹角，所述第二1/4波片与激光出射轴线呈45°夹角。可选地，还包括激光检测部，所述激光检测部包括依次排列的第二反射镜和示波器，所述第二反射镜与所述第二检偏器对应设置。可选地，所述第一检偏器使得透射光和反射光呈90°夹角，所述第二检偏器使得透射光和反射光呈90°夹角。可选地，所述第一反射镜为平面反射镜，所述第一反射镜使得入射光与反射光呈90°夹角，所述第二反射镜为平面反射镜，所述第二反射镜使得入射光与反射光呈90°夹角。可选地，所述示波器对出射光信号的脉冲宽度和频率进行检测。3.有益效果与现有技术相比，本申请提供的可调脉宽短脉冲激光器的有益效果在于：本申请提供的可调脉宽短脉冲激光器，提出了SBS变焦双池结构，通过在产生池和放大池之间增加了行波放大器以增强其非线性效应。同时，在每一个SBS介质池前端(包括产生池和放大池)采用变焦透镜来代替传统的聚焦透镜。通过调节会聚透镜焦距的大小，使光线汇聚到介质池内不同位置，控制入射到介质池光线的缩束程度和入射到产生池中泵浦脉冲能量密度的增大程度，改变入射泵浦光功率密度以及斯托克斯种子光与泵浦光相互作用距离，实现压缩脉宽范围可调的目的。最终实现脉宽可跨量级且相对稳定的短脉冲输出。相比于传统技术与结构，变焦双池系统脉宽调节范围更宽，能实现纳秒-亚纳秒之间跨量级调节，在满足了应用领域需求的同时，所设计的装置结构简单、成本低廉、操作快捷方便；满足大规模生产需要。附图说明图1是本申请的可调脉宽短脉冲激光器的平面结构示意图；图2是本申请的可调脉宽短脉冲激光器的三维立体结构示意图；图3是本申请的液体变焦透镜内部结构剖面图；图中：1-泵浦源激光器、2-半波片、3-第一反射镜、4-受激布里渊散射产生池、5-第一变焦透镜、6-第一1/4波片、7-第一检偏器、8-行波放大器、9-第二检偏器、10-第二1/4波片、11-第二变焦透镜、12-受激布里渊散射放大池、13-第二反射镜、14-示波器、51-透明窗口、52-金属电极。具体实施方式在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。短脉冲激光是指脉宽在纳秒和亚纳秒(百皮秒)之间的脉冲激光，由于其具有窄脉宽、高能量、良好的稳定性等特点，在芯片制造、生物光子学、激光雷达、激光医疗等领域都有着广泛的应用。高质量短脉冲激光的获取技术成为近些年研究热点。常用的制作短脉冲激光器技术包括锁模、脉冲削波、SBS压缩、调Q技术等。其中调Q又可分为电光调Q和声光调Q。这些技术优缺点如下表所示：由上表可知，对比其他技术而言，SBS(受激布里渊散射)压缩虽然对泵浦光功率有一定要求(达到SBS阈值)，但由于SRS效应不但具有良好的方向性、脉冲压缩特性，还具有装置简单、易操作、成本低、不依赖外部环境等优点，使得受激布里渊散射成为了获得高能量窄脉冲的一种重要技术手段，且这种压缩脉宽技术被广泛应用在制作短脉冲激光器中，具有良好的发展前景。泵浦(英文名称：pumping)是指给激光工作物质提供能量使其形成粒子数反转的过程。受激布里渊散射(stimulatedBrillouinscattering)也称声子散射，phononscattering。受激布里渊散射主要是由于入射光功率很高，由光波产生的电磁伸缩效应在物质内激起超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调脉宽短脉冲激光器，其特征在于：包括依次排列的第一光压缩部和第二光压缩部；所述第一压缩部包括并排设置的第一激光转换单元和第二激光转换单元，所述第一激光转换单元包括依次排列的泵浦源激光器(1)、半波片(2)和第一反射镜(3)，所述第一反射镜(3)倾斜设置，所述第二激光转换单元包括依次排列的受激布里渊散射产生池(4)、第一变焦透镜(5)、第一1/4波片(6)和第一检偏器(7)，所述第一检偏器(7)倾斜设置，所述第一检偏器(7)与所述第一反射镜(3)对应设置；所述第二压缩部包括依次排列的行波放大器(8)、第二检偏器(9)、第二1/4波片(10)、第二变焦透镜(11)和受激布里渊散射放大池(12)，所述第一检偏器(7)与所述行波放大器(8)依次排列。

【技术特征摘要】
1.一种可调脉宽短脉冲激光器，其特征在于：包括依次排列的第一光压缩部和第二光压缩部；所述第一压缩部包括并排设置的第一激光转换单元和第二激光转换单元，所述第一激光转换单元包括依次排列的泵浦源激光器(1)、半波片(2)和第一反射镜(3)，所述第一反射镜(3)倾斜设置，所述第二激光转换单元包括依次排列的受激布里渊散射产生池(4)、第一变焦透镜(5)、第一1/4波片(6)和第一检偏器(7)，所述第一检偏器(7)倾斜设置，所述第一检偏器(7)与所述第一反射镜(3)对应设置；所述第二压缩部包括依次排列的行波放大器(8)、第二检偏器(9)、第二1/4波片(10)、第二变焦透镜(11)和受激布里渊散射放大池(12)，所述第一检偏器(7)与所述行波放大器(8)依次排列。2.如权利要求1所述的可调脉宽短脉冲激光器，其特征在于：所述第一反射镜(3)设置于所述第一检偏器(7)下方。3.如权利要求1所述的可调脉宽短脉冲激光器，其特征在于：所述第一变焦透镜(5)为液体变焦透镜，所述第二变焦透镜(11)为液体变焦透镜。4.如权利要求3所述的可调脉宽短脉冲激光器，其特征在于：所述液体变焦透镜包括透明窗口(51)，所述透明窗口(51)两端设置有金属电极(52)，所述金属电极(52)上涂覆有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永亮，王驰，刘泓鑫，张翼鹏，张英明，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22