一种基于平顶化开关光的飞秒光克尔门及其实现方法技术

本发明专利技术的目的是解决现有飞秒光克尔门中开关光在光克尔介质中易产生自聚焦效应，导致开关光只在光束中心位置附近有效地开启光克尔门，选通效率下降，严重制约了基于光克尔门的超快测量技术的问题，而提供了一种基于平顶化开关光的飞秒光克尔门及其实现方法。本发明专利技术是将传统光克尔门中的高斯型开关光通过光束平顶整形器调控成为强度分布平整且均匀的平顶光束，并调控光克尔介质位于凸透镜适宜的离焦位置处，使平顶化后的开关光聚焦进入光克尔介质时，保证足够功率密度的条件下，最大程度地保留开关光的平顶特性，使开关光在整个辐照区域内都有效地开启光克尔门，提高光克尔门选通效率。通效率。通效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于平顶化开关光的飞秒光克尔门及其实现方法


[0001]本专利技术属于超快速成像与测量
，具体涉及一种基于平顶化开关光的飞秒光克尔门及其实现方法。

技术介绍

[0002]近年来，基于超快单光子探测的超快测量技术在量子信息技术、高灵敏度检测、遥感和生物发光测量等领域有着广泛的应用，已成为目前国际上最活跃的前沿领域之一。飞秒光克尔门具有飞秒时间分辨率、高信噪比的特点，并且无需相位匹配，在宽带发光的应用中具有极强的灵活性，是超快单光子探测的有力工具之一。飞秒脉冲在光克尔介质中诱导电子云畸变、分子取向、电致伸缩等动力学过程，会引起光克尔介质的瞬态双折射效应，光克尔门中线偏振的探测光经光克尔介质双折射作用会产生垂直的偏振分量，可以通过光克尔介质后检偏方向与入射光偏振方向垂直的检偏器，控制飞秒开关光实现超快光克尔门的瞬时“开”与“关”，选通某时刻的瞬态探测光信号，通过时间延迟扫描可获得时间分辨的光克尔信号。
[0003]普通的飞秒光克尔门一般用光束空间分布呈高斯型的飞秒开关光。高斯型开关光因为其空间分布不均匀，很容易在光克尔介质内产生自聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于平顶化开关光的飞秒光克尔门，包括飞秒激光器(1)和在飞秒激光器(1)的出射光路上设置的分束片(3)，分束片(3)将飞秒脉冲光分为两路，分别为开关光和探测光，其特征在于：在开关光的光路上依次设有用于调整开关光偏振方向的半波片(4)、用于调节开关光的光程的光学延迟线(5)、用于将开关光平顶化的光束平顶整形器(7)、用于衰减平顶化后的开关光的第一可调衰减片(8)以及第一凸透镜(9)；在探测光的光路上依次设有第二可调衰减片(13)、第二凸透镜(14)、起偏器(15)、光克尔介质(16)、检偏器(17)、第三凸透镜(18)和光电探测器(19)；所述起偏器(15)、光克尔介质(16)和检偏器(17)构成飞秒光克尔门；所述第一凸透镜(9)用于将开关光会聚进入光克尔介质(16)，使得探测光被平顶化开关光的飞秒光克尔门选通；所述半波片(4)的晶轴方向与起偏器(15)的起偏方向夹角为45
°
～60
°
；所述起偏器(15)的偏振方向与探测光的偏振方向平行；所述检偏器(17)的偏振方向与探测光的偏振方向垂直。2.根据权利要求1所述的基于平顶化开关光的飞秒光克尔门，其特征在于：所述第一凸透镜(9)的焦距为50mm～500mm；所述光克尔介质(16)位于第一凸透镜(9)的离焦处，离焦量为5～10mm。3.根据权利要求2所述的基于平顶化开关光的飞秒光克尔门，其特征在于：所述第一凸透镜(9)的焦距为55mm；所述光克尔介质(16)与第一凸透镜(9)之间的距离是48mm；所述半波片(4)的晶轴方向与起偏器(15)的起偏方向夹角为45
°
。4.根据权利要求3所述的基于平顶化开关光的飞秒光克尔门，其特征在于：所述分束片(3)的分束比(1～4)：1；所述光学延时线(5)由电脑控制的精密步进移动平台和放置在精密步进移动平台上的两个相互垂直的反射镜构成，两个相互垂直的反射镜对开关光进行后向反射；精密步进移动平台用于对开关光的光程进行调整，调整精度为0.1μm～0.66μm。5.根据权利要求4所述的基于平顶化开关光的飞秒光克尔门，其特征在于：所述分束片(3)的分束比为4:1；所述光学延时线(5)最小光程改变量为10.4fs；所述第二凸透镜(14)和第三凸透镜(18)的焦距分别为200mm和150mm。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的基于平顶化开关光的飞秒光克尔门，其特征在于：所述飞秒...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑益朋，韩冬冬，任凯利，王勇凯，朱礼鹏，赵峰，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：