[发明专利]基于空气成丝多色飞秒激光产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及飞秒激光，特别是一种基于空气成丝多色飞秒激光产生装置。

技术背景

飞秒激光在物理光学，化学光学，生物光学等很多前沿科学实验中有着重要的应用。目前中心波长可调飞秒激光通常是使用基于二阶非线性系数的非共线参量放大器产生，然而非共线参量放大器每次只能产生一束飞秒激光，如果一些实验需要多束中心波长不同的飞秒激光就必须要使用多台非共线参量放大器，这无疑增大了实验成本。而基于级联四波混频可以一次性产生多个中心波长可调，宽光谱带宽的飞秒激光，因而具有很大的应用前景。以往基于级联四波混频多色飞秒激光的产生装置有的使用空心光纤来扩展入射泵浦的光谱，这使得实验装置比较占用空间且空心光纤的调节复杂；有的使用非共线参量放大器来产生可调的入射泵浦光，这导致实验装置安排不紧凑，实验成本相对较大；有的使用宝石片成丝展宽光谱，但是使得生成的多色光能量比较弱。以往多色光中心波长的调节通常是调节入射光的交叉角度或者时间延迟，但是调节交叉角度操作起来相对复杂，而调节时间延迟虽然使得多色光的中心波长改变，但是多色光的输出功率由于入射光没有很好的时间重合也会有明显改变。以上的各种因素，限制了基于级联四波混频多色光产生装置的应用。

发明内容

为了产生脉冲功率足够强，宽带宽，中心波长调节方便的多色飞秒激光，该装置中进行级联四波混频的两束入射光一束为从放大器中出来的基础光，而另一束为在空气中成丝后光谱得到展宽的激光脉冲，该装置结构简单紧凑，调节方便，而且通过衰变片调节改变飞秒激光成丝的入射能量可以改变生成多色光的中心波长并保持较高的输出功率。

本发明专利的技术解决方案如下：

一种基于空气成丝的多色飞秒激光产生装置，特点在于其构成包括：在入射光路上设置分束片，该分束片将入射光分为反射光和透射光，在所述的反射光的光路上依次是第一衰减片、透镜、第一凹面反射镜、滤波片、第二衰减片、第二凹面反射镜和非线性晶体，在所述的透射光路是依次是第三衰减片、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第三凹面反射镜和所述的非线性晶体，所述的第二凹面反射镜和第三凹面反射镜的焦点位于所述的非线性晶体内，所述的第一反射镜和第二反射镜构成延迟线，第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜与光路出45°，所述的第一反射镜和第二反射镜位于一个移动平台上，该移动平台具有在沿第一反射镜的入射光方向移动的机构。

调节进入所述的非线性晶体的两束光的入射角度以满足相位匹配并使两束光在所述的非线性晶体内重合，再调节所述的延迟线使两束光在时间上重合，在级联四波混频的作用下产生多色飞秒激光。

所述的反射光经所述的透镜后在空气成丝，使入射光谱得到展宽，使更多的频率成分参与级联四波混频中；通过调节第一衰减片改变成丝的入射能量，可以改变所生成的多色光的中心波长；通过调节第二衰减片、第三衰减片，可以控制参与到级联四波混频中入射光的能量。

本发明专利的特点是：

1，用于超快超强激光领域，本装置可以获得单脉冲能量百纳焦量级，中心波长可调的多色飞秒激光。

2，飞秒激光在空气中成丝展宽了入射光光谱，从而使更多频率成分参与到四波混频中，装置得到简化，调节操作更方便。

3，通过调节成丝的入射能量，从而改变所生成的多色光的中心波长并同时保持较高输出功率。

4，该装置只使用了分束镜，透镜，反射镜，衰减片，滤波片，宝石片或者玻璃片等光学元件，装置简单经济。

附图说明

图1多色飞秒激光产生的装置简略图

图2是本发明多色飞秒激光产生装置的光路图

图3是本发明多色飞秒激光各级多色光频谱图

图4二级频率上转换信号光的中心波长可调性

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明，但是不应以此限制本实用新型的保护范围。