[发明专利]激光脉冲聚焦

说明书

技术领域

本公开大体上涉及激光系统，并且更具体地说涉及激光脉冲聚焦。

背景技术

常规地使用超短激光脉冲来处理医学材料和科学材料。在某些情况下，可需要非常高的峰值强度。在某些应用中，激光脉冲通过光学装置并且然后聚焦在目标上的聚焦点处。然而，光学装置可相对于时间展宽激光脉冲，这降低了在目标处的脉冲的峰值强度。另外，较短的激光脉冲可经历比较长的激光脉冲更大的展宽。

简述

在某些实施方案中，系统包括激光源、一个或多个光学元件、监视装置以及控制计算机。激光源发射一个或多个激光脉冲。光学元件改变激光脉冲的脉冲长度，并且监视装置测量激光脉冲的脉冲长度以检测脉冲长度的变化。控制计算机接收来自监视装置的所测量的脉冲长度，确定对脉冲长度的变化进行补偿的一个或多个激光参数，以及根据激光参数控制激光源。

在某些实施方案中，方法包括：由激光源发射一个或多个激光脉冲；由一个或多个光学元件改变激光脉冲的脉冲长度；由监视装置测量激光脉冲的脉冲长度以检测脉冲长度的变化；在控制计算机处接收来自监视装置的所测量的脉冲长度；由控制计算机确定对脉冲长度的变化进行补偿的一个或多个激光参数；以及由控制计算机根据激光参数来控制激光源。

附图说明

现在将参考附图，通过举例更详细地描述本公开的示例性实施方案，在附图中：

图1示出根据某些实施方案的配置成将激光脉冲聚焦在目标上的系统的实例；

图2A和图2B示出根据某些实施方案的可同图1的系统一起使用的聚焦物镜和监视装置的实例；

图3示出影响脉冲持续时间的循环次数的实例；以及

图4示出根据某些实施方案的可借以使用图1的系统的装置的实例。

具体实施方式

现在参照描述和附图，详细示出了所公开的设备、系统和方法的示例性实施方案。描述和附图不旨在是详尽的或以其它方式将权利要求限制于或限定于附图中示出以及描述中公开的特定实施方案。尽管附图代表可能的实施方案，但是附图不必按比例绘制并且某些特征可被放大、移除或部分剖开以更好地说明实施方案。

图1示出根据某些实施方案的配置成将激光束22的激光脉冲聚焦在目标26上的系统10的实例。在实例中，系统10包括激光源20、一个或多个光学元件24、监视装置28以及控制计算机30。在某些实施方案中，监视装置28测量从光学元件24输出的激光脉冲的脉冲长度，以检测脉冲长度的变化(例如增加或减少)并且将测量信息发送到控制计算机30。控制计算机30和/或激光源20对脉冲长度的变化进行补偿。在某些实施方案中，控制计算机30确定可对变化(例如脉冲长度)进行补偿的激光源参数，并且然后控制使用所述参数的激光源20来朝目标26引导激光束22。

在某些实施方案中，光学元件24和/或激光源20可产生脉冲长度变化。在实施方案中，可使用激光源20的元件(如光学元件)来应用合适的调整(如负啁啾)，以对引起啁啾(如正啁啾)的光学元件24和/或激光源20的色散(如正色散)进行补偿。或者，可应用正啁啾以对引起负啁啾的光学元件24和/或激光源20的负色散进行补偿。系统10可将具有期望脉冲长度和脉冲能量的激光脉冲输出到目标26。在某些情况下，可将脉冲长度最小化。

激光源20产生和发射具有超短波激光脉冲的激光束。在本文中，光的“超短”脉冲指具有小于或等于纳秒的持续时间的光脉冲，如纳秒、皮秒、飞秒或阿秒数量级。激光源20的实例包括纳秒、飞秒、皮秒和阿秒激光。激光束可具有任何合适波长，如在300纳米到1900纳米(nm)范围内的波长，例如在300nm到650nm、650nm到1050nm、1050nm到1250nm或1100nm到1900nm范围内的波长。激光束可包括任何合适的脉冲持续时间的脉冲，如1飞秒到1000飞秒(fs)，例如大约10fs。

光学元件24可包括可对光进行操作(例如反射光、折射光、衍射光和/或透射光)的一个或多个元件。光学元件24可包括任何可适用的元件，如可将激光束22聚焦到目标26上的聚焦物镜。光学元件24可改变(例如增加或减少)激光脉冲的脉冲长度。在某些实施方案中，光学元件24可应用在时间上展宽脉冲的正啁啾。例如，光学元件24可将脉冲长度从10fs增加到200fs。另外，更短的(例如200fs或更少)激光脉冲可经历比更长的(例如约400fs)的激光脉冲更大的展宽。