【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气体型超短脉冲激光压缩系统及其压缩方法，属于激光。
技术介绍
1、超短脉冲激光具有脉冲宽度窄、峰值功率高等突出特点，已在物理、化学等基础科学研究、微纳加工、生命医学、信息通讯等众多领域得到广泛应用，为上述领域的发展提供了有力的工具。随着研究的深入和应用的发展，需要超短脉冲激光具备更高的峰值功率，而获得更窄的脉冲宽度是提高峰值功率最有效的途径。压缩获得更窄的脉冲宽度，成为超短脉冲激光技术发展亟待解决的问题。
2、超短脉冲激光的脉冲宽度与激光光谱宽度成反比，即获得更窄脉冲宽度，需要产生更宽的激光光谱宽度。超短脉冲激光的增益材料受其能级结构和荧光光谱的限制，激光光谱宽度存在上限。获得更宽的激光光谱宽度，需要通过新的技术手段展宽超短脉冲激光的光谱。
3、非线性压缩技术是近年来出现的一种获得更窄脉冲宽度激光的方法。它是将超短脉冲激光以一定峰值功率密度通过气体或者固体介质，利用介质自相位调制的非线性效应实现激光光谱的展宽，以获得新的光谱成分，再利用负色散器件补偿展宽介质引入的色散，从而压缩时间域尺度获得更窄的激光脉冲宽度。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出了一种面向高峰值功率的超短脉冲激光压缩系统及其压缩方法，能够满足适用于高峰值功率的激光，且系统体积较小，可复制性好，能够更为便捷的获得更窄脉冲宽度激光的技术方案。
2、一种气体型超短脉冲激光压缩系统，包括：光源(1)、透镜组(2)、第一半波片(3)、第一偏振镜(4)、磁旋光器(5
3、透镜组(2)、第一半波片(3)、第一偏振镜(4)、磁旋光器(5)、第二半波片(6)和电光振荡器依次设置在光源(1)的光路上，接收光源(1)发射的超短脉冲激光，负色散补偿器(14)设置在第一偏振镜(4)的反射光路上，接收第一偏振镜(4)反射的激光，稀有气体管(12)安装在电光振荡器中；
4、光源(1)，发射超短脉冲激光；
5、透镜组(2)，调整激光光束口径；
6、第一半波片(3)、第二半波片(6)，旋转激光偏振方向；
7、第一偏振镜(4)，透射水平偏振方向激光，反射垂直偏振方向激光；
8、磁旋光器(5)，旋转激光的偏振方向45°；
9、电光振荡器，控制激光在电光振荡器内往返；
10、稀有气体管(12)，提供稀有气体环境；
11、负色散补偿器(14)，对激光提供负色散，补偿稀有气体管(12)引入的色散。
12、进一步地，所述电光振荡器，包括：第二偏振镜(7)、电光晶体开关(8)、四分之一波片(9)、第一凹面反射镜(10)、反射镜(11)和第二凹面反射镜(13)；
13、其中，第二偏振镜(4)、电光晶体开关(8)、四分之一波片(9)和第一凹面反射镜(10)依次设置在第二半波片(6)透射激光的光路上，接收第一偏振镜(4)的透射光，反射镜(11)设置在第二偏振镜(7)的反射光路上，所述稀有气体管(12)安装在反射镜(11)和第二凹面反射镜(13)之间，稀有气体管(12)和第二凹面反射镜(13)依次设置在反射镜(11)的反射光路上；
14、第二偏振镜(7)，透射水平偏振方向的激光，反射垂直偏振方向的激光；
15、电光晶体开关(8)，根据加载电压为透射激光提供相位延迟；
16、四分之一波片(9)，为透射激光提供四分之一相位延迟；
17、第一凹面反射镜(10)、第二凹面反射镜(13)和反射镜(11)，反射激光。
18、进一步地，所述透镜组(2)，由至少一个透凹凸透镜构成，凹凸透镜表面镀制激光增透膜。
19、进一步地，所述稀有气体管(12)，包括：气体管体(12-1)、窗口片(12-2)和充气放气口(12-3)，窗口片(12-2)密封在气体管体(12-1)两侧，形成密封空间，充气放气口(12-3)设置在气体管体(12-1)侧端；
20、气体管体(12-1)，用于存放氦气、氖气、氩气或氪气；
21、窗口片(12-2)，镀制激光增透膜系，用于透射激光；
22、充气放气口(12-3)，用于对气体管体(12-1)进行充气和放气。
23、一种气体型超短脉冲激光压缩方法，包括如下步骤：
24、第一步、设置第一半波片(3)的偏振方向，令光源(1)发射输入激光通过第一半波片(3)后激光的偏振方向变为水平偏振方向，然后激光通过磁旋光器(5)令激光偏振方向旋转45度，再调整第二半波片(6)令磁旋光器(5)透出激光偏振方向旋转45度至水平偏振方向，然后激光射向第二偏振镜(7)；
25、第二步、激光透射通过第二偏振镜(7)射向电光晶体开关(8)，电光晶体开关(8)不加载电压，激光依次透射通过电光晶体开关(8)和四分之一波片(9)后射向第一凹面反射镜(10)，激光反射后依次透射通过四分之一波片(9)和电光晶体开关(8)射向第二偏振镜(7)，第二偏振镜(7)反射激光射向反射镜(11)，反射镜(11)将激光反射向稀有气体管(12)；
26、第三步、稀有气体管(12)将激光透射至第二凹面反射镜(13)，第二凹面反射镜(13)将激光反射，激光透射过稀有气体管(12)后经反射镜(11)反射到达第二偏振镜(7)，第二偏振镜(7)将激光反射至电光晶体开关(8)，设定电光晶体开关(8)的开启时间t，并加载四分之一波电压，然后激光在电光振荡器中往返运动至电光晶体开关(8)关断，然后输出激光射向第一偏振镜(4)，经过第一偏振镜(4)反射然后从负色散补偿器(14)射出。
27、进一步地，所述电光晶体开关(8)的开启时间，通过如下计算获得：
28、
29、其中，l为电光振荡器的光程长度，c为光速，n为光线在电光振荡器内的往返次数，为设定值。
30、有益效果：
31、第一、本专利技术中，其中的第二偏振镜、电光晶体开关、四分之一波片、第一凹面反射镜、反射镜和第二凹面反射镜共同构成一个电光振荡器结构，该结构是一个空间光路结构，通过该结构让脉冲激光在其中多次往返，增加脉冲激光与稀有气体的非线性有效作用距离，可以大幅压缩空间体积，提高系统的紧凑性和稳定性，并且该结构的反射镜仅需完成基本的反射功能即可不需要过大的反射镜面尺寸，降低了光学镜片的加工难度和加工成本。
32、第二、本专利技术中，相比于采用固体材料作为非线性介质展宽超短脉冲激光光谱的方法，本专利技术采用稀有气体作为非线性介质，从而利用稀有气体更高的损伤阈值，可以完成更高激光单脉冲能量和激光峰值功率的展宽，同时稀有气体管相的体积较小，避免了传统充气气室体积过大造成密封难度大和制造成本高的问题。
33、第三、本专利技术相比于现有方法而言，可通过控制电光开关的加载电压，就可令激光在电光振荡器内往返次数变化从而改变脉冲激光在电光振荡器内的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气体型超短脉冲激光压缩系统，其特征在于，包括：光源(1)、透镜组(2)、第一半波片(3)、第一偏振镜(4)、磁旋光器(5)、第二半波片(6)、电光振荡器、稀有气体管(12)和负色散补偿器(14)；
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电光振荡器，包括：第二偏振镜(7)、电光晶体开关(8)、四分之一波片(9)、第一凹面反射镜(10)、反射镜(11)和第二凹面反射镜(13)；
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述透镜组(2)，由至少一个透凹凸透镜构成，凹凸透镜表面镀制激光增透膜。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述稀有气体管(12)，包括：气体管体(12-1)、窗口片(12-2)和充气放气口(12-3)，窗口片(12-2)密封在气体管体(12-1)两侧，形成密封空间，充气放气口(12-3)设置在气体管体(12-1)侧端；
5.如权利要求2-4任一系统所述，其特征在于，所述光源(1)，脉冲宽度范围从飞秒到皮秒，波长范围从紫外到中红外谱段。
6.基于权利要求2-5任一系统所述的一种气体型超短脉冲
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电光晶体开关(8)的开启时间，通过如下计算获得：
...【技术特征摘要】
1.一种气体型超短脉冲激光压缩系统，其特征在于，包括：光源(1)、透镜组(2)、第一半波片(3)、第一偏振镜(4)、磁旋光器(5)、第二半波片(6)、电光振荡器、稀有气体管(12)和负色散补偿器(14)；
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电光振荡器，包括：第二偏振镜(7)、电光晶体开关(8)、四分之一波片(9)、第一凹面反射镜(10)、反射镜(11)和第二凹面反射镜(13)；
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述透镜组(2)，由至少一个透凹凸透镜构成，凹凸透镜表面镀制激光增透膜。
4.如权利要求2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛文琦，柯常军，樊仲维，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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