[发明专利]全光纤激光脉冲相位调制装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光脉冲，特别是一种全光纤激光脉冲多次相位调制装置，利用光纤相位调制器对激光脉冲相位进行调制来改变脉冲的相位变化，从而获得任意相位变化的激光脉冲的装置。其优点是全光纤化、结构紧凑、简单灵活，可以获得任意相位变化的激光脉冲。 

背景技术

高能量超短激光脉冲在激光加工、超快光谱学、医学、高能物理等多种领域应用广泛。例如，超短激光加工技术近年来受到国内外的广泛关注，激光短脉冲与物质作用过程中的无热沉积和无接触特性大大提高了加工形貌可控性、加工精度及表面光滑性等加工特性，在金属、晶体、宝石、玻璃、高分子聚合物甚至炸药等多种材料的加工切割上表现出优良的特性，在汽车工业，医疗器械、工业安全等精密加工领域展现了广阔的应用前景。利用啁啾脉冲放大技术(CPA)可以获得高能量超短激光脉冲输出，但是CPA技术中使用锁模激光器与展宽器(光栅对、棱镜对和啁啾光纤光栅)共同作用产生啁啾脉冲，这种方式不能灵活控制，同时调节不便，造价高昂。 

目前啁啾脉冲多为利用锁模激光器结合展宽器产生，除此之外另外一种方式就是通过相位调制器直接对窄线宽脉冲进行调制，从而产生啁啾脉冲。 

假设入射脉冲具有高斯形式： 

A(T)=Pmaxexp(-1+iC2(TT0)m)]]>

其中，Pmax是脉冲峰值功率，C为啁啾参量，T为以脉冲中心为零点的时间坐标， T_FWHM为脉冲半峰全宽。m表示脉冲的阶数，m>2对应超高斯脉冲。在通过相位调制器之后，其结果是在脉冲的不同位置上附加了一个相位，得到的调制脉冲为： 

A_out(T)＝exp(iΦ(T))A(T) 

Φ(T)=πVVπf(T)]]>

其中，V为相位调制器的调制电压的幅值，V_π为半波电压，f(T)为调制信号的归一化波形。 

脉冲的啁啾定义为： 

dw=-dfdt]]>

A_out(T)＝|A_out(T)|exp(if) 

从上式可以看到，脉冲的啁啾是与调制信号相关的，因此可以通过调节位相调制的信号来得到特定的啁啾分布的脉冲波形。 

在利用相位调制器产生啁啾脉冲的方式中，产生的脉冲的啁啾是与相位调制深度相关的，为了获得宽谱的啁啾脉冲就需要增加相位调制器的调制深度。相位调制器的调制深度为所加电压与半波电压的比值，但是受限于加工工艺，相位调制器的调制深度不能很好地满足产生啁啾脉冲的需要。 

为了解决这个问题，本发明利用环形腔的结构对激光脉冲多次调制，从而增加脉冲的调制量，可以有效的产生不同相位分布的激光脉冲。同时该装置采用全光纤化的结构，具有调节灵活、结构紧凑的优点。 

发明内容