[发明专利]用于紫外精密光谱连续产生的调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于紫外精密光谱连续产生的调控方法，具体的讲是调节周期量级飞秒脉冲的啁啾含量，连续产生四种形式的紫外精密光谱，并在此基础上，利用周期量级的双色场对各个形式的光谱进行实时、多维调控的方法。

背景技术

紫外光谱的波长范围介于可见光和X射线之间，在10～400nm范围内，具有其它波段光源所没有的特殊功用，例如：作为生物医学研究的探针、军事无感雷达、原子分子超短时间探针和构建超强场物理条件等等。因此，紫外光谱自光谱学创立以来一直都是研究学者们所关注的热点。目前，国内外对于紫外精密光谱的获得主要采用的是超快超强激光与气体介质发生强相互作用产生高次谐波的方法。该方法是通过电磁波激发电子隧穿电离离开原子核，电子在场中经过加速减速运动，最后回到母核并将在场中获得的能量释放出来，从而最终获得紫外波段的精密光谱。近年来，高次谐波的研究不断深入，在这一方法的研究过程中，人们逐渐了解到紫外精密光谱存在着四种频谱形式，包括：分立谱、连续谱、偶次谱、干涉谱。每一种紫外精密光谱由于其形式的不同也决定了其最终获得的时域脉宽、脉冲个数等光学属性的不同，在后期的实际应用中也将各自担任不同的角色，例如：连续谱获得的单个阿秒脉冲可以应用于需要高时间和空间分辨率的微观超快领域的研究过程；干涉谱获得的调制干涉条纹则包含了介质和驱动激光的各种信息，因此可以用来测量所产生的谐波脉冲的相位信息并且观察阿秒电子动态；偶次谱的调制信号则可以用来测量极短时间脉冲的周期，为生命医学和微观世界的科学研究提供工具。这些形式的光谱目前国际上都是通过不同的实验装置和系统分别获得的，其存在的主要缺点是，获得光谱的方法比较复杂不便于实际操作和使用。另外，由于紫外光谱本身具有强辐射性，能量转化效率低，操控难度高的特点，目前仍是超快激光科学研究的一个难点。更重要的是，我们知道，在某种技术的实际应用中都将涉及到的一个关键问题，就是必须对它进行精确的实时调节和反馈控制。但是，目前国际上还没有发现获得紫外精密光谱连续产生及其准确调节的方法。

发明内容

本发明公开了一种用于紫外精密光谱连续产生的调控方法，其目的在于克服现有技术中紫外精密光谱是通过不同的实验装置和系统分别获得，且获得光谱的方法复杂，不便于实际操作和使用等弊端。本发明采用已经同时申报发明专利的“一种实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统”，将周期量级的飞秒光源与啁啾控制技术相结合，并通过双色场调控，实现对紫外光谱的四种形式进行精密实时控制。

所述已经同时申报发明专利的“一种实现双色激光场的啁啾参数独立调节系统”，是在飞秒激光器的脉冲压缩器入口处插入一块分束片，将光源分成两束，一束光与一套脉冲压缩器、中空光纤展宽压缩系统光路连接，另一束光经平面反射镜B后与另一套脉冲压缩器、中空光纤展宽压缩系统光路连接，然后经过反射镜延时系统、倍频晶体后，两束光通过一个合束片合为一束光，经可翻转的平面反射镜后，分别与高次谐波产生与探测装置、光谱位相干涉测量仪连接，构成双色激光场的啁啾参数独立调节系统。

用于紫外精密光谱连续产生的调控方法，其特征在于：

(A)在使用高次谐波方法产生紫外精密光谱的过程中，通过调节单束周期量级飞秒脉冲的啁啾含量，可连续产生分立谱、连续谱、偶次谱、干涉谱这四种形式的紫外精密光谱；

(B)在选定一种形式紫外精密光谱稳定产生的基础上，引入第二束周期量级的飞秒光源，构建双色周期量级飞秒激光脉冲；

(C)通过改变第二束光源的强度、啁啾、偏振和脉冲宽度，以及通过合束片调节双色场的光线之间相对角度的改变，实现对每种形式紫外精密光谱的实时、多维调控。

本发明所需的激光脉冲应为载波相位稳定的飞秒激光脉冲，载波相位的稳定性决定了后期获得的连续谱、干涉谱的稳定程度，也直接决定了对应的时域脉冲为单个阿秒脉冲还是阿秒脉冲序列。

周期量级飞秒激光脉冲的获得是通过中空光纤展宽压缩系统。中空光纤内充有惰性气体，飞秒激光与之发生强非线性作用，光谱被展宽，再通过啁啾镜对其进行脉宽压缩，从而获得周期量级的飞秒激光脉冲。该脉冲的脉冲宽度越窄，调节啁啾越容易产生不同形式的紫外精密光谱。

周期量级的飞秒激光脉冲与气体介质在高次谐波产生与探测装置内反应产生高次谐波，由于空气对高次谐波有很强的吸收作用，因此气体介质和高次谐波产生与探测装置应置于真空室中。生成的紫外精密光谱通过高次谐波产生与探测装置过滤收集，最后由紫外X射线成像，CCD记录光谱的图像信息，并实时显示出来。