[发明专利]飞秒单双脉冲转换装置

说明书

技术领域

本专利涉及飞秒激光，特别是一种利用高密度光栅对实现飞秒单双脉冲转换装置。

背景技术

众所周知，飞秒脉冲激光独有的脉宽时间短和峰值功率高的优点。使其在超快过程检测，高精密加工以及科研和工业众多领域具有广泛的应用。

随着飞秒激光技术的快速发展，与之相应的飞秒分束技术也日趋成熟，但是以往构造用于产生双脉冲的装置包括半透半反镜，角锥反射镜以及许多对飞秒激光脉宽和能量产生较大影响的反射镜。这些光学元件的使用不仅增加了装置的复杂程度，而且降低了实验结果的准确度。

近几年以来，周常河等利用倍密度光栅对装置构造飞秒双脉冲，其原路返回的结构具有补偿角色散和侧向走离效应，脉冲畸变小的特点【在先技术1：周常河，郑将军，发明专利，公告号：100428040】，周常河等提出低密度达曼光栅对的飞秒脉冲激光分束技术，低密度达曼光栅对飞秒激光产生多个衍射级次，然后使用不同密度的达曼光栅对不同衍射级次进行补偿【在先技术2：周常河，李国玮，发明专利，申请号：200510026066.9】，周常河等采用三角槽形的深刻蚀光栅用作高效率和高消光比的偏振分束器件。该器件可以用于1550nm通信波段【在先技术3：周常河，郑将军，发明专利，申请号：200810036639】。

前面介绍的许多有关光栅对的专利技术中，大部分都是使用低密度光栅对来实现飞秒脉冲激光的分束，本发明提出使用移动高密度透射光栅对来构造飞秒单双脉冲相互转换的思想。飞秒激光通过两个1×3高密度透射式光栅可以实现飞秒单脉冲和飞秒双脉冲之间的相互转换。而且比使用低密度光栅对飞秒脉冲激光分束的装置的效率要高。此外，飞秒激光双脉冲之间的时延可以通过调节两个光栅之间的距离来实现。这种光栅对结构的设计可以使飞秒激光分束和测量的装置结构更加紧凑，更容易集成化。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种飞秒激光单双脉冲转换装置，该装置使用操作灵活简便，具有重要的应用前景。

本发明的技术解决方案如下：

一种飞秒激光单双脉冲转换的装置，其特点在于该装置的构成包括沿飞秒激光入射方向、相向、平行地依次设置的第一光栅和第二光栅，所述的第一光栅和第二光栅垂直于所述的飞秒激光入射方向，所述的第一光栅和第二光栅是周期相同的高密度透射式光栅，所述的第一光栅和第二光栅固定在一调节装置上，该调节装置具有控制第二光栅或第一光栅沿入射光束纵向移动和垂直于入光束横向移动的机构。

所述的第一光栅和第二光栅的占空比f＝0.5，周期d的取值范围为1＜d＜1.1微米，深度h的取值范围为1.25＜h＜1.3微米。

所述的高密度透射式光栅的占空比f＝0.5，光栅周期d＝1.068微米，光栅深度h＝1.253微米。

通过调节装置，当装置中两个光栅槽完全对称和横向错开1/2周期时，飞秒激光通过此光栅对装置后产生双脉冲，而当两个光栅槽横向错开1/4周期和3/4周期时，飞秒激光通过此两个光栅后产生单脉冲。双脉冲之间的时间延时可以通过精密调节两光栅之间的距离来实现。

附图说明

图1是一束飞秒激光经过本发明飞秒单双脉冲转换装置形成双脉冲输出的示意图。

图2是一束飞秒激光经过本发明飞秒单双脉冲转换装置形成单脉冲输出的示意图。

图3是本发明高密度透射光栅零级和正(负)一级衍射效率和光栅深度的关系图。

图4是实验中由FROG解算出的双脉冲的强度和相位信息在时域上的分布。

图5是实验中由FROG解算出的单脉冲的强度和相位信息在时域上的分布。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

先请参阅图1和图2，图1是一束飞秒激光经过本发明飞秒单双脉冲转换装置形成双脉冲输出的示意图。图2是一束飞秒激光经过本发明飞秒单双脉冲转换装置形成单脉冲输出的示意图。由图可见，本发明飞秒单双脉冲转换装置的构成包括沿飞秒激光入射方向、相向、平行地依次设置的第一光栅1和第二光栅2，所述的第一光栅1和第二光栅2垂直于所述的飞秒激光入射方向，所述的第一光栅1和第二光栅2是周期相同的高密度透射式光栅，所述的第一光栅1和第二光栅2固定在一调节装置上，该调节装置具有控制所述的第一光栅1或第二光栅2沿入射光束纵向移动和垂直于入光束横向移动的机构。

所述的第一光栅1和第二光栅2的占空比f＝0.5，周期d的取值范围为1＜d＜1.1微米，深度h的取值范围为1.25＜h＜1.3微米。