[实用新型]一种用于飞秒激光的声光调制器

说明书

技术领域

本实用新型属于飞秒激光调制技术，具体涉及一种用于飞秒激光的声光调制器(acoustic-optical modulator，AOM)，它尤其适合于多光子激光扫描测量、成像、激光微加工等领域。

背景技术

利用声光调制器对激光功率的快速调制是一种应用非常广的技术，尤其在激光测量、成像和微加工等方面。并且声光调制器在国内外已有很大的市场。但这些声光调制器都是针对连续光源，不能应用于超短脉冲激光。而超短脉冲高瞬间峰值功率和高层析能力在激光成像和微加工领域有着非常重要的应用，是近几年来国内外应用和研究的热点。

美国专利No.6,804,000B2中使用单个棱镜1补偿单个声光偏转器2的空间色散(如图1)，该发明不能对声光偏转器的时间色散进行补偿，当入射光波长改变时从棱镜出射的光束会偏离光轴，使得后续的光路不再准直甚至无法使用。由于对于某个特定波长的激光，在光路中的光程是固定的，不能实现对相位的调制。

在E.A.Donley的“Double-pass acousto-optic modulator system”(Review of Scientific Instruments，2005)文章的中，使用了一个声光偏转器2、一个凸透镜3和一个反射镜4的结构(如图2)，声光偏转器2和反射镜4分别位于凸透镜3的前焦面和后焦面上，反射镜4使光束原路返回。这种结构决定了不能对声光调制器带来的时间色散进行任何的补偿，反而会二次展宽脉冲宽度，使得出射光的脉冲宽度展宽许多，该系统主要应用于连续光领域，不能应用于飞秒激光。同样，光束在这种结构的光程也是恒定的，不能实现对相位的调制。另外，由于这种结构使得各个不同波长的激光束都能原路返回，使得各个波长的激光混叠在一起，不能实现对各个波长激光进行选择性快速的切换。

飞秒激光的光谱宽度相对单色光来说非常宽，而声光偏转器是一种高色散光学元件，飞秒激光经过声光偏转器后产生空间和时间色散，引起脉冲展宽和光斑发散。如图3所示，入射光以布拉格角度i入射。零极光按直线传播。一级光与零极光之间夹角为θ。当该装置用于飞秒激光调制时，一级光因光谱存在带宽而存在Δθ的发散角，这会使原来的圆形光斑在扫描方向展为一椭圆，在脉冲时间宽度上也会因材料色散被展宽。该装置降低了飞秒激光的瞬时功率和激发效率，丧失了飞秒激光的优点。在现有系统中通常采用光栅对或棱镜对来实现空间和时间色散的压缩。声光调制器近几年来在激光光强调制的应用中越来越来广泛，但主要应用于连续光领域，如果应用于飞秒激光就会造成严重的空间和时间色散。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于飞秒激光的声光调制器，该装置可以很好地补偿声光调制器带来的时间和空间色散。

本实用新型提供的用于飞秒脉冲的声光调制器，包括两个声光偏转器，两个声光偏转器反向平行放置，且声波频率相等，两个声光偏转器的间距为L，L值满足(I)式要求：