【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种脉冲修正设备，包括用于对激光脉冲进行色散展宽的一个或多个脉冲展宽装置和/或用于对激光脉冲进行色散压缩的一个或多个脉冲压缩装置。本专利技术还涉及一种脉冲修正设备，包括用于对激光脉冲进行色散展宽的一个或多个脉冲展宽装置和/或用于对激光脉冲进行色散压缩的一个或多个脉冲压缩装置以及用于对激光脉冲进行色散调制的调制装置。
技术介绍
1、激光脉冲、尤其是超短激光脉冲(即脉冲持续时间在皮秒范围及更小范围中的激光脉冲)被广泛应用于各种
，例如被应用于包含激光焊接和激光切割在内的材料加工。在描述激光脉冲时的一个重要参量是激光脉冲的电场在频域中的相位，即所谓的光谱相位。因此，可以将非啁啾激光脉冲与啁啾激光脉冲区分开来，非啁啾激光脉冲的光谱相位是恒定的或者与频率线性相关，而啁啾激光脉冲的光谱相位具有更复杂的频率相关性。简单来说，在啁啾激光脉冲中，特定的光谱分量(例如较低频的光谱分量)领先于其他的光谱分量(例如较高频的光谱分量)。非啁啾激光脉冲的特征在于在给定的光谱宽度下脉冲持续时间最小。
2、借助对激光脉冲的各个光谱分量有不同作用的装置(即色散装置)、尤其是借助改变光谱相位的装置可以有针对性地影响激光脉冲的特性。通常希望脉冲品质高、脉冲持续时间短且脉冲强度高。特别重要的是用于对激光脉冲进行色散展宽的脉冲展宽装置和用于对激光脉冲进行色散压缩的脉冲压缩装置。借助脉冲展宽装置，非啁啾激光脉冲和啁啾激光脉冲可以在时间上被展宽。由此产生的在时间上被展宽的激光脉冲随后被啁啾化或更强地啁啾化。借助脉冲压缩装置，啁啾激光脉冲可以在
3、脉冲展宽装置和脉冲压缩装置通常与种子激光器和放大装置组合地共同使用，以产生具有最高脉冲强度的超短激光脉冲。这种原理被称为“啁啾脉冲放大”。种子激光器(例如光纤激光器)的激光脉冲在此首先借助至少一个脉冲展宽装置在时间上被展宽。被展宽的激光脉冲随后在放大装置(例如光纤放大器)中被放大。在放大后，被放大的激光脉冲借助至少一个脉冲压缩装置又在时间上被压缩。如果在放大之前不进行时间上的展宽，那么放大装置的放大介质可能因高强度和与此伴随而来的非线性效应而损坏或毁坏并且脉冲特性也可能受损。
4、在本申请的意义上，脉冲修正设备一般是指用于针对性地影响激光脉冲特性的设备。尤其，脉冲修正设备可以包括至少一个脉冲展宽装置和/或至少一个脉冲压缩装置。在最简单的情况下，脉冲修正设备包括仅一个脉冲展宽装置或仅一个脉冲压缩装置。然而替代性地，脉冲修正设备还可以是用于对激光脉冲进行啁啾脉冲放大的放大器系统，该放大器系统既包括至少一个脉冲展宽装置、也包括至少一个脉冲压缩装置。
5、脉冲展宽装置和脉冲压缩装置可以被实现为自由光束装置。其对应地包括光栅和棱镜展宽器、光栅和棱镜压缩器，其中至少一个光栅、棱镜用于各个光谱分量的分离和合并。在被再次合并之前，被分离的光谱分量在展宽器、压缩器中具有不同的传输时间，这引起所希望的时间上的展宽、压缩。替代性地，脉冲展宽装置和脉冲压缩装置还可以基于具有随位置变化的光栅常数的布拉格光栅来实现。布拉格光栅例如可以被写入在光纤中。在这种情况下被称为光纤布拉格光栅。
6、脉冲展宽装置或脉冲压缩装置的色散可以在数学上通过激光脉冲在传播通过脉冲展宽装置或脉冲压缩装置时的累积光谱相位来描述。在此，对脉冲展宽装置或脉冲压缩装置的特性描述典型地通过泰勒展开式
7、
8、在围绕激光脉冲的中心频率ω0的角频率ω中的系数βi来进行。尤其重要的是群延迟色散β2，它描述了激光脉冲在最低阶的时间发散或收敛。然而，在高色散的脉冲展宽装置和脉冲压缩装置中，更高阶色散、尤其是三阶色散β3也很重要。
9、现有技术中还已知如下装置，其用于调整脉冲展宽装置和/或脉冲压缩装置或者具有脉冲展宽装置和/或脉冲压缩装置的设备的色散。精确地调整色散是很重要的，以实现尽可能高的脉冲品质、尤其是尽可能短的脉冲持续时间。
10、从ep 3578287 a1已知一种激光系统，其具有激光脉冲源和用于对激光脉冲进行脉冲展宽或脉冲压缩的色散适配单元，该色散适配单元具有如下组件，该组件具有用于产生角度色散的至少一个色散元件和布置在角度色散范围内的光学单元。光学单元包括透射激光脉冲的平面平行光学板，其使得激光脉冲的各个光谱分量产生与入射角度相关的平行偏移。光学板的旋转影响色散适配单元的色散特性。尤其，通过旋转光学板可以调整激光系统的输出光束中的激光脉冲的脉冲持续时间。在一个示例中，已知的激光系统还包括脉冲持续时间测量设备和控制单元。脉冲持续时间测量设备用于将与脉冲持续时间相关的测量信号输出到控制单元。控制装置用于操控角度调整装置，以根据脉冲持续时间测量结果调整光学板的角度设置。
11、us 7,822,347 b1中进一步公开了一种啁啾脉冲放大系统，其具有脉冲发生器、脉冲展宽器、脉冲放大器和脉冲压缩器、以及调整元件和脉冲测量装置。调整元件适合用于调整啁啾脉冲放大系统的群速度色散和调节被压缩的脉冲的脉冲持续时间。要么可借助调整元件调整啁啾脉冲放大系统的已经存在的元件之一(例如脉冲展宽器或脉冲压缩器)的色散，要么调整元件可作为啁啾脉冲放大系统中的附加色散元件。脉冲测量装置适合用于例如通过多光子检测、自相关器或frog(frequency-resolved optical gating，频率分辨光学门控)系统来测量被压缩的脉冲的至少一个脉冲特性。调整元件还被设计用于对脉冲测量装置的输出信号作出响应。在一个示例中，调整元件用于补偿由环境变化或自由光束元件的光路长度的变化引起的色散变化。在其他示例中，调整元件被设计用于为光纤布拉格光栅施加温度梯度或延展梯度。
12、然而，已知的脉冲测量装置(包括上述装置)一般具有相对较复杂的结构并且比较昂贵。
技术实现思路
1、与此相比，本专利技术的目的是，提供一种脉冲修正设备，其具有脉冲展宽装置和/或脉冲压缩装置，其中，出射的激光脉冲与至少一个环境参数无关地具有恒定的脉冲特性并且同时其突出之处在于构造简单且成本低廉。
2、该目的根据第一方面通过一种脉冲修正设备来实现，该脉冲修正设备包括：用于对激光脉冲进行色散展宽的一个或多个脉冲展宽装置和/或用于对激光脉冲进行色散压缩的一个或多个脉冲压缩装置；调整装置，用于通过至少一个调整参量来调整该一个脉冲展宽装置或该多个脉冲展宽装置中的至少一个的色散和/或该一个脉冲压缩装置或该多个脉冲压缩装置中的至少一个的色散；和控制装置，用于根据测量信号来操控调整装置；以及环境传感器装置，用于检测至少一个环境参数作为测量信号，该一个脉冲展宽装置或该多个脉冲展宽装置中的至少一个的色散和/或该一个脉冲压缩装置或该多个脉冲压缩装置中的至少一个的色散与所述至少一个环境参数相关。
3、环境传感器装置、控制装置和调整装置用于补偿由所述至少一个环境参数的变化引起的、该一个脉冲展宽装置或该多个脉冲展宽装置中的至少本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种脉冲修正设备(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的脉冲修正设备，其特征在于，能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲展宽装置或所述多个脉冲展宽装置(12)中的所述至少一个脉冲展宽装置和/或能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲压缩装置或所述多个脉冲压缩装置(2)中的所述至少一个脉冲压缩装置包括至少一个色散光学元件(7，7’)，用于对所述激光脉冲(3)的光谱分量(8)进行角度分离和合并。
3.根据权利要求2所述的脉冲修正设备，其特征在于，所述调整装置(4)具有平面平行透射光学元件(11)，所述平面平行透射光学元件被布置成使得所述激光脉冲(3)的被角度分离的光谱分量(8)穿过所述平面平行透射光学元件并经历与入射角度相关的平行偏移，其中，所述平面平行透射光学元件(11)的旋转角度(δ)形成所述调整参量(S)。
4.根据权利要求2所述的脉冲修正设备，其特征在于，能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲展宽装置或所述多个脉冲展宽装置(12)中的所述至少一个脉冲展宽装置和/或能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所
5.根据权利要求2所述的脉冲修正设备，其特征在于，能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲展宽装置或所述多个脉冲展宽装置(12)中的所述至少一个脉冲展宽装置和/或能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲压缩装置或所述多个脉冲压缩装置(2)中的所述至少一个脉冲压缩装置包括色散光学元件(7)和偏转装置(15)，并且所述调整装置(4)被设计成用于使所述色散光学元件(7)与所述偏转装置(15)之间的、用作调整参量(S)的距离(L)发生变化。
6.根据前述权利要求之一所述的脉冲修正设备，其特征在于，能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲展宽装置或所述多个脉冲展宽装置(12)中的所述至少一个脉冲展宽装置包括以透明材料制成的布拉格光栅。
7.根据权利要求6所述的脉冲修正设备，其特征在于，所述调整装置(4)包括加热和/或冷却装置并引起透明材料中的用作调整参量(S)的温度走向(T)。
8.根据权利要求6所述的脉冲修正设备，其特征在于，所述调整装置(4)被设计用于引起透明材料中的用作调整参量(S)的机械应力走向，尤其是引起作用于所述透明材料的拉应力。
9.一种脉冲修正设备(1)，包括：
10.根据前述权利要求之一所述的脉冲修正设备，其特征在于，所述至少一个环境参数(U)是温度和/或环境压力。
11.根据前述权利要求之一所述的脉冲修正设备，其特征在于，所述控制装置(5)被设计用于根据所述测量信号(M)按照以实验确定的校准曲线来操控所述调整装置(4)，所述校准曲线描述了所述一个脉冲展宽装置或所述多个脉冲展宽装置(12)中的所述至少一个脉冲展宽装置的色散和/或所述一个脉冲压缩装置或所述多个脉冲压缩装置(2)中的所述至少一个脉冲压缩装置的色散与所述至少一个环境参数(U)的相关性。
12.根据权利要求1至10之一所述的脉冲修正设备，其特征在于，所述控制装置(5)被设计成用于根据所述测量信号(M)按照以下形式的数学关系式
13.根据权利要求12所述的脉冲修正设备，其特征在于，所述数学关系式如下：
14.根据前述权利要求之一所述的脉冲修正设备，其特征在于，所述脉冲修正设备(1)包括放大装置(13)并且用于根据啁啾脉冲放大原理来放大所述激光脉冲(3)。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种脉冲修正设备(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的脉冲修正设备，其特征在于，能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲展宽装置或所述多个脉冲展宽装置(12)中的所述至少一个脉冲展宽装置和/或能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲压缩装置或所述多个脉冲压缩装置(2)中的所述至少一个脉冲压缩装置包括至少一个色散光学元件(7，7’)，用于对所述激光脉冲(3)的光谱分量(8)进行角度分离和合并。
3.根据权利要求2所述的脉冲修正设备，其特征在于，所述调整装置(4)具有平面平行透射光学元件(11)，所述平面平行透射光学元件被布置成使得所述激光脉冲(3)的被角度分离的光谱分量(8)穿过所述平面平行透射光学元件并经历与入射角度相关的平行偏移，其中，所述平面平行透射光学元件(11)的旋转角度(δ)形成所述调整参量(s)。
4.根据权利要求2所述的脉冲修正设备，其特征在于，能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲展宽装置或所述多个脉冲展宽装置(12)中的所述至少一个脉冲展宽装置和/或能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲压缩装置或所述多个脉冲压缩装置(2)中的所述至少一个脉冲压缩装置包括两个色散光学元件(7，7')，并且所述调整装置(4)被设计成用于使所述两个色散光学元件(7，7')之间的、用作调整参量(s)的距离(l)发生变化。
5.根据权利要求2所述的脉冲修正设备，其特征在于，能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲展宽装置或所述多个脉冲展宽装置(12)中的所述至少一个脉冲展宽装置和/或能够通过所述调整装置(4)调整其色散的所述一个脉冲压缩装置或所述多个脉冲压缩装置(2)中的所述至少一个脉冲压缩装置包括色散光学元件(7)和偏转装置(15)，并且所述调整装置(4)被设计成用于使所述色散光学元...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·塞勒，H·迪坎普，A·布德尼基，
申请(专利权)人：通快激光有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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