[发明专利]一种产生高空间强度对比度的飞秒涡旋光束的方法

权利要求书

1.一种产生高空间强度对比度的飞秒涡旋光束的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1，搭建具有泵浦源、增益晶体、可饱和吸收镜和输出耦合镜的激光传输腔体；首先调节基模高斯光束稳定的锁模状态,然后调节输出耦合镜改变腔轴旋转角度，使增益晶体内激光光束与泵浦光束呈一定角度，从而使厄米高斯光束的增益覆盖大于基模高斯光束的增益覆盖，并利用CCD照相机监测经输出耦合镜输出的激光光斑图样，直到CCD照相机中呈现飞秒厄米高斯光束图样，即产生高阶飞秒厄米高斯光束HG_0n，其中n为整数；

所述的腔轴旋转角度θ，公式如下：

其中，

式中P_th(HG_0n)代表HG_0n模式的厄米高斯光束对应的泵浦功率阈值，H_n-k-2j为厄米多项式；ω_l为基模高斯光束光腰位置的光斑半径，由具体激光腔结构决定；ω_x与ω_y为泵浦光束光腰位置的纵向与横向的光斑半径；L为增益晶体长度；α为增益晶体对泵浦光的吸收系数；η_p、γ、I_sat分别为泵浦效率、损耗系数以及饱和光强；

步骤2，搭建柱透镜模式转换器，利用CCD照相机监测输出的激光光斑图样，直到CCD照相机中呈现LG_0n模式的飞秒拉盖尔高斯光束图样，即将飞秒厄米高斯光束转换为飞秒拉盖尔高斯光束。

2.根据权利要求1所述的产生高空间强度对比度的飞秒涡旋光束的方法，其特征在于，所述的激光传输腔体包括泵浦源(1)、第一凸透镜(2)、第二凸透镜(3)、第一凹面镜(4)、第二凹面镜(6)、位于该第一凹面镜(4)和第二凹面镜(6)中心的增益晶体(5)，第三凹面镜(7)、可饱和吸收镜(8)、棱镜对(9)和输出耦合镜(10)；

所述泵浦源(1)通过第一透镜(2)和第二透镜(3)准直聚焦入增益晶体(5)中，通过该增益晶体(5)后，依次经所述第一凹面镜(4)与第三凹面镜(7)的反射后聚焦到所述可饱和吸收镜(8)表面，再经该可饱和吸收镜(8)反射后原路返回再次通过增益晶体(5)后，经所述第二凹面镜(6)的反射后再通过所述棱镜对(9)进行色散补偿，最后经所述输出耦合镜(10)输出飞秒厄米高斯光束。

3.根据权利要求1所述的产生高空间强度对比度的飞秒涡旋光束的方法，其特征在于，所述的柱透镜模式转换器(12)包括凸透镜(12-1)、第一柱透镜(12-2)和第二柱透镜(12-3)；第一柱透镜(12-2)和第二柱透镜(12-3)完全相同，且两柱透镜之间的距离为其焦距的倍，两个柱透镜轴均与水平面呈45度；

所述的凸透镜(12-1)将厄米高斯光束聚焦到两个柱透镜的中心，第一柱透镜的凸面朝着激光入射的方向，第二柱透镜的凸面朝着激光出射的方向。