一种超短脉冲激光滤波装置，其特点是由同光轴依次设置的第一１／４波片、第一正透镜、小孔光阑、非线性正色散透明固体材料、第二正透镜、第二１／４波片和检偏器构成，所述的第一正透镜与第二正透镜的间距为两焦距之和并共焦点，所述的小孔光阑位于第一正透镜的焦点，第一１／４波片的快轴方向与入射的线偏振超短脉冲的偏振方向成２２．５°，所述的非线性正色散透明固体材料安装在所述的滑块上，第一１／４波片和第二１／４波片为零级１／４波片，且其快轴方向相互正交，所述的检偏器的光轴方向与入射的线偏振超短脉冲的偏振方向相互垂直。本实用新型专利技术可以消除激光的空间不均匀性、提高超短脉冲的时间对比度，具有结构简单、光路调节方便的优点。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及超短激光脉冲，特别是一种超短脉冲激光滤波装置，它可 以实现飞秒级高功率超短脉冲激光的空间滤波和时间滤波，提高脉冲质量， 从而得到高时空分辨的激光脉冲。
技术介绍
当今世界，从生产生活、科学研究到国家安全的各个领域，超短脉冲激 光都得到了广泛的应用，超短脉冲激光放大技术目前已经成为激光技术的研 究热点之一。超短脉冲激光技术中的一个最引人注目的成就是啁啾脉冲放大技术(以下简称为CPA)的迅速发展。CPA技术产生的超短超强脉冲激光开 辟了多种强场科学领域，特别值得一提的是近年来成为研究热点的惯性约束 聚变(ICF)快点火技术。在这些应用中，对作为光源的超短脉冲质量往往有 很髙的要求，而CPA技术产生的激光时间对比度<103，且存在由于衍射和非 线性效应而产生的空间高频调制。因此，要获得高质量的超短脉冲强激光就 需要对脉冲进行净化。在先技术l ， D. Homoelle等人提出了利用填充惰性气体的空心光纤来提高高强度超短脉冲对比度的方法("Pulse contrast節hancement of high~eneigy pulses by useof a gas-filled hollow waveguide" Optics Letters, Vol. 27， N0.18，1646~1648 ，2002):在先技术2,陈晓伟等人提出了利用非线性正色散固体透明材料来到达提高脉冲对比度("超短脉冲时间和空间净化装置"，专利技术专利，2005.11.23， CN1700536A)，并可同时压縮脉冲的目的。图l是D.Homoelle等人利用填充惰性气体的空心波导来提高髙强度超短 脉冲对比度的光路图。水平偏振的超短脉冲入射到第一1/4波片1上，第一1/4 波片1的快轴方向和入射超短脉冲的偏振方向成22.5° ，通过第一1/4波片1后， 超短脉冲的偏振态变为椭圆偏振，然后通过第一正透镜2聚焦入射到充满惰性 气体的波导3内。从波导3中出射的超短脉冲再通过准直透镜4入射到快轴方向 垂直于第一1/4波片l的第二l/4波片5上，最后通过检偏器6输出，检偏器6的快 轴方向与入射超短脉冲的偏振方向垂直。椭圆偏振的超短脉冲在惰性气体中 传播时会产生非线性椭圆旋转效应，使脉冲峰值附近的高强度部分发生偏转. 而低强度的脉冲底座及卫星脉冲的偏振态则基本不变，当脉冲经过第二l/4波 片5和检偏器6时，只有与入射脉沖偏振方向垂直的主脉冲部分输出，而与入 射脉冲偏振方向 一致的卫星脉沖则被滤掉。在这个装置中，脉冲通过惰性气体时，由于非线性效应的影响，超短脉冲 的宽度得到很大的展宽，甚至分裂，因而需要额外的色散补偿装置，这就增 加了装置的复杂度和成本。另外为了保持光束模式和避免气体电离，入射脉 冲能量只能限制在毫焦耳量级。图2是陈晓伟等人专利技术的超短脉冲时间和空间净化装置示意图。这个装置将在先技术l中的充有惰性气体的空心波导换成了非线性正色散 透明固体材料9，这样既可以达到时间净化、压縮脉冲的目的，又省去了额外 的色散补偿装置。但其采用了两个反射镜增加了系统的反射损耗。
技术实现思路
本技术的目的就是要弥补上述在先技术的不足,提供一种超短脉冲滤 波装置，该装置应具有同时达到时间净化、压縮脉冲宽度和空间滤波的效果， 且具有结构简单、调节方便的优点。本技术的技术解决方案如下一种超短脉冲激光滤波装置，其特点是由同光轴依次设置的第一 1/4波片、第一正透镜、小孔光阑、非线性正色散透明固体材料、第二正透镜、第二 1/4波片和检偏器构成，所述的第一正透镜与第二正透镜的间距为两焦距之和并共焦点，所述的小孔光阑位于第一正透镜的焦点，第一 1/4波片的快轴方向与 入射的线偏振超短脉冲的偏振方向成22.5° ,所述的非线性正色散透明固体 材料安装在滑块上，该滑块固定在光学滑轨上，第一 1/4波片和第二 1/4波片 为零级l/4波片，且其快轴方向相互正交，所述的检偏器的光轴方向与入射的 线偏振超短脉冲激光的偏振方向相互垂直。所述的非线性正色散透明固体材料位于第一正透镜的几何焦点之后。由所述的非线性正色散透明固体材料为BK7玻璃。本技术超短脉冲激光滤波装置的工作原理如下一椭圆偏振的超短脉冲激光在非线性正色散透明固体材料中传播时会产 生非线性椭圆旋转效应，改变入射激光的偏振态，这种非线性效应与入射激 光的强度成指数关系。当第--零级1/4波片的快轴方向与入射的线偏振激光的偏振方向成22.5°时，得到的椭圆偏振光的偏振旋转效率最佳。这种椭圆旋 转效应，使脉冲峰值附近的高强度部分发生偏转，而低强度的脉冲底座及卫 星脉沖的偏振态则基本不变。然后脉冲再经过第二 1/4波片使得脉冲中偏振态 没有变化的部分恢复到原来的偏振态，而产生非线性椭圆旋转效应的高强度 部分则与原偏振态发生偏转，最后用检偏器将脉冲的高强度部分与其余部分 分离，从而提高超短脉冲的时间对比度。而且在脉冲通过非线性正色散透明 固体材料时还会由于自聚焦作用以及随之产生的等离子体作用而产生脉冲宽度压縮。此外，位于第一正透镜几何焦点处的小孔光阑可起到空间滤波的作 用，从而改善高功率超短脉冲激光的空间调制，使时间滤波与空间滤波同步 完成，大大提高超短脉冲质量。 本技术的技术效果如下1、 本技术利用髙功率超短脉冲在非线性正色散透明固体材料传输过 程中的非线性椭圆旋转效应和时空自聚焦效应，以及小孔光阑的空间滤波效 果同时达到增强时间对比度、压縮脉冲和改善空间调制的作用。整个装置简 单、搭建容易、调整方便，比在先技术能达到更好的空间调制效果。2、 本系统无需另外的色散补偿和反射装置，可大大减少系统的能量损失。附图说明图1是在先技术1的利用填充惰性气体的空心波导来提高高强度超短脉冲 对比度的光路示意图。图2是在先技术2的超短脉冲时间和空间净化装置示意图。 图3是本技术的超短脉冲滤波装置示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。先请参阅图3，图3是本技术的超短脉冲滤波装置示意图。由图可见， 本技术超短脉冲滤波装置的构成包括第一 1/4波片15、第-正透镜16、 小孔光阑17、非线性正色散透明固体材料18、固定在光学滑轨上的滑块19、 第二正透镜20、第二1/4波片21和检偏器22，其位置关系是当一水平偏振 的超短脉冲激光通过第一1/4波片15后，偏振态变为椭圆偏振，然后由第--正透镜16聚焦穿过小孔光阑17入射到非线性正色散透明固体材料18中，其 出射的脉冲再通过第二正透镜20入射到第二 1/4波片21,最后由检偏器22 输出。所述的第一 1/4波片15的快轴方向与入射的线偏振超短脉冲的偏振方向 成22.5° 。所述的第一 1/4波片15和第二 1/4波片21为零级1/4波片，且其快轴方 向相互正交。所述的第一正透镜16与第二正透镜20位于同一高度，其间距为两者焦距 之和并共焦点。所述的小孔光阑17位于第一正透镜16的几何焦点处。所述的非线性正色散透明固体材料18位于第一正透镜16的几何焦点之后 并安装在一光学滑轨19上，借助该光学滑轨19的运动来改变所述的非线性 正色散透明固体材料18相对于第一正透镜16的几何焦点的距离。所述的检偏器22的光轴方向与入射的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超短脉冲激光滤波装置，其特征在于由同光轴依次设置的第一１／４波片（１５）、第一正透镜（１６）、小孔光阑（１７）、非线性正色散透明固体材料（１８）、第二正透镜（２０）、第二１／４波片（２１）和检偏器（２２）构成，所述的第一正透镜（１６）与第二正透镜（２０）之间距为两焦距之和并共焦点，所述的小孔光阑（１７）位于第一正透镜（１６）的焦点，所述的第一１／４波片（１５）的快轴方向与入射的线偏振超短脉冲激光的偏振方向成２２．５°，所述的非线性正色散透明固体材料（１８）固定在一滑块（１９）上，该滑块（１９）可在一光学滑轨上移动固定，所述的第一１／４波片（１５）和第二１／４波片（２１）为零级１／４波片，且其快轴方向相互正交，所述的检偏器（２２）的光轴方向与入射的线偏振超短脉冲激光的偏振方向相互垂直。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾雪梅，谢兴龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]
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