【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光脉冲整形，更具体地，涉及一种可编程的超短激光脉冲时域整形方法及装置。
技术介绍
1、超短激光脉冲是指脉冲持续时间在皮秒甚至飞秒量级的激光脉冲，是一定波长范围的光经过空间相干来形成的，它具有脉冲宽度短、峰值功率高、频谱范围广等特性。对超短激光脉冲的进行可控的、精确的时域整形，在超快成像、激光微纳加工等科学研究和工业生产领域中均有广泛的应用。但是，目前对于超短激光脉冲可控的时域整形，尤其是产生可控的、高精度的、极短时间间隔的超短脉冲串的研究成果还比较少。最常见的方法是，通过分束镜将入射脉冲分为两束，通过添加一对反射镜来改变激光脉冲传输几何距离，或是改变激光脉冲传输介质的折射率，以上的方法都是通过改变超短激光脉冲的光程，来使得入射脉冲产生一定的延时。这些方法无法简单地、高效地对超短脉冲进行时域整形，其产生的脉冲串中的各个子脉冲的时间间隔固定，且精确度不高。除此之外，k.nakagawa等人提出了通过在时序上剪切光谱来产生一系列具有超短时间间隔的脉冲的方法，并以此用于超快成像。这种方法虽然也实现脉冲的时域整形，其产生的脉冲串中的各个子脉冲具有极短时间间隔，但由于系统中的色散介质是固定的，仍然无法灵活地控制和改变子脉冲的时间间隔。如何实现对脉冲串中各子脉冲的灵活控制以得到所需的超短激光脉冲串，是本领域需要解决的一个技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种可编程的超短激光脉冲时域整形方法及装置，以得到特定的超短激光脉冲串，该超短激光脉冲串中的子脉冲的光谱不
2、本专利技术提供一种可编程的超短激光脉冲时域整形方法，包括以下步骤：
3、步骤1：利用超短脉冲激光器产生超短激光脉冲，并入射至整形单元上，利用所述整形单元将超短激光脉冲的偏振方向调整至预设方向；
4、步骤2：偏振方向调整后的超短激光脉冲入射至色散单元，利用所述色散单元使超短激光脉冲空间色散为多束具有不同波长的光，且多束具有不同波长的光在一焦平面上按波长成线性空间分布；
5、步骤3：将相位调制元件放置在所述焦平面上，所述相位调制元件划分为n个区域，不同区域包含不同的光谱范围；基于每个区域设定的延时大小，利用所述相位调制元件对n个区域中的光分光谱区域进行相位调制；
6、步骤4：相位调制后的多束具有不同波长的光入射至叠加单元，利用所述叠加单元使所有具有不同波长的光叠加，输出在空间上共线的超短激光脉冲串。
7、优选的，所述超短脉冲激光器采用皮秒脉冲激光器或飞秒脉冲激光器。
8、优选的，所述相位调制元件采用空间光调制器，所述整形单元包括沿光路依次设置的偏振片和半波片。
9、优选的，所述步骤1中，利用所述偏振片和所述半波片将超短激光脉冲的偏振方向调整至与所述空间光调制器的晶体光轴方向平行。
10、优选的，所述色散单元包括沿光路依次设置的第一光栅和第一柱面镜。
11、优选的，所述空间光调制器对n个区域中的光分别按照设定的延时大小进行0至2π范围内的相位调制。
12、优选的，对n个区域中的光分光谱区域进行相位调制时，第i个区域包含的光谱范围内任一波长光的相位调制量均采用如下公式计算得到：
13、δθi＝2πω0δti
14、式中，δθi为第i个区域包含的光谱范围内进行调制的某一波长光的相位调制量，ω0为进行调制的某一波长光对应的频率，δti为第i个区域设定的延时大小。
15、优选的，所述叠加单元包括沿光路依次设置的第二柱面镜和第二光栅。
16、优选的，所述第二光栅与所述第一光栅具有相同的光栅结构，且方向平行。
17、另一方面，本专利技术提供一种可编程的超短激光脉冲时域整形装置，包括：超短脉冲激光器、整形单元、色散单元、相位调制元件和叠加单元；所述可编程的超短激光脉冲时域整形装置用于实现如上述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法中的步骤。
18、本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
19、本专利技术利用超短脉冲激光器产生超短激光脉冲并入射至整形单元上，利用整形单元将超短激光脉冲的偏振方向调整至预设方向；偏振方向调整后的超短激光脉冲入射至色散单元，利用色散单元使超短激光脉冲空间色散为多束具有不同波长的光，且多束具有不同波长的光在一焦平面上按波长成线性空间分布；将相位调制元件放置在焦平面上，相位调制元件划分为n个区域，不同区域包含不同的光谱范围；基于每个区域设定的延时大小，利用相位调制元件对n个区域中的光分光谱区域进行相位调制；相位调制后的多束具有不同波长的光入射至叠加单元，利用叠加单元使所有具有不同波长的光叠加，输出在空间上共线的超短激光脉冲串。即本专利技术对超短激光脉冲进行空间色散后，利用相位调制元件对划分的几个不同波长范围的区域分别进行不同延时的相位调制，再对所有调制后的不同波长的光进行叠加，得到包括多个子脉冲的超短激光脉冲串，不同子脉冲的光谱均不同，且子脉冲之间可具有不同延时。综上，本专利技术利用简单的光学系统，实现了可控的超短激光脉冲时域整形，产生了可控子脉冲时间间隔的超短激光脉冲串，其子脉冲的光谱不同，子脉冲的数量和子脉冲之间的时间间隔均可控，可以根据需要得到特定的超短激光脉冲串。
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1.一种可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述超短脉冲激光器采用皮秒脉冲激光器或飞秒脉冲激光器。
3.根据权利要求1所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述相位调制元件采用空间光调制器，所述整形单元包括沿光路依次设置的偏振片和半波片。
4.根据权利要求3所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述步骤1中，利用所述偏振片和所述半波片将超短激光脉冲的偏振方向调整至与所述空间光调制器的晶体光轴方向平行。
5.根据权利要求1所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述色散单元包括沿光路依次设置的第一光栅和第一柱面镜。
6.根据权利要求3所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述空间光调制器对n个区域中的光分别按照设定的延时大小进行0至2π范围内的相位调制。
7.根据权利要求1所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，对n个区域中的光分光谱区域进行相位调制时
8.根据权利要求5所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述叠加单元包括沿光路依次设置的第二柱面镜和第二光栅。
9.根据权利要求8所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述第二光栅与所述第一光栅具有相同的光栅结构，且方向平行。
10.一种可编程的超短激光脉冲时域整形装置，其特征在于，包括：超短脉冲激光器、整形单元、色散单元、相位调制元件和叠加单元；所述可编程的超短激光脉冲时域整形装置用于实现如权利要求1-9中任一项所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述超短脉冲激光器采用皮秒脉冲激光器或飞秒脉冲激光器。
3.根据权利要求1所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述相位调制元件采用空间光调制器，所述整形单元包括沿光路依次设置的偏振片和半波片。
4.根据权利要求3所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述步骤1中，利用所述偏振片和所述半波片将超短激光脉冲的偏振方向调整至与所述空间光调制器的晶体光轴方向平行。
5.根据权利要求1所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述色散单元包括沿光路依次设置的第一光栅和第一柱面镜。
6.根据权利要求3所述的可编程的超短激光脉冲时域整形方法，其特征在于，所述空间光调制...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷诚，杨凯宁，肖瑞东，周杰华，冯棕灏，王度，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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