[发明专利]一种连续调整激光成丝长度的装置及方法

说明书

本发明提供了一种连续调整激光成丝长度的装置及方法，包括飞秒激光源、第一聚焦透镜和透明介质，透明介质设于飞秒激光源和第一聚焦透镜之间，透明介质的轴线平行于飞秒激光源发射的飞秒激光的光路，透明介质与光路重叠。本发明在飞秒激光聚焦成光丝之前的光路中垂直插入透明介质，使得透明介质与光路重叠，通过调整透明介质与光路的截面重叠部分垂直高度或改变透明介质的厚度，连续调整聚焦形成的光丝长度，使得光丝长度达到要求光丝长度。本发明能连续调整激光成丝长度，操作简单、效果显著、精确度较高，且应用过程中不会使得装置某些部分能量大幅提高，具有较高的安全性。

技术领域

本发明涉及超强激光物理领域，尤其涉及一种连续调整激光成丝长度的装置及方法。

背景技术

随着激光技术的不断发展，超强激光在实际生活生产中的应用也越来越广泛。超强激光通常处于大气环境中，因此与空气的相互作用是不可避免的。飞秒激光作为超强激光的一种，在大气中传播时会产生一系列的线性和非线性效应，其中，对成丝影响最主要的是克尔自聚焦和等离子体散焦的动态平衡。这几种效应使得飞秒激光不像普通激光穿过聚焦透明之后会聚焦成一个点，而是成为一条发光的等离体子体通道。

由于等离子体的导电和发射荧光光谱等特性，使得激光成丝在科研和工业上具有广阔的应用前景和重要的实用价值。激光成丝的典型应用包括大气遥感、激光引雷、激光诱导光谱学、高次谐波产生、阿秒脉冲产生、亚太赫兹辐射产生，在各种航天器件、仿生材料上制备微米级深孔。

目前，延长光丝最简单的办法是增加飞秒激光脉冲的能量，但这种做法只能使光丝较少地延长；在光丝周围增加一个锥形收敛的环形高斯光束，可以使光丝延长一个阶次，但这种方法需要消耗相当于原光丝5倍的能量；利用空间光调制器产生的多焦距光束可以把光丝延长约1被，但这种方法需要利用空间光调制器，方法比较复杂。

另外，为了保证应用效果，某些应用对光丝的长度要求较高，需要连续调整光丝的长度，达到在应用中延长或缩短光丝的长度，比如激光引雷需要光丝的长度较长，达到较好的引雷效果；而激光荧光光谱则需要缩短光丝的长度，使得荧光光谱的能量集中，信号较强；再例如制备航天精密材料时，针对不同直径的孔则需要利用不同长度的光丝。因此，单一延长或缩短光丝在需要连续调整光丝长度的技术场合已不能适用，容易使得操作繁琐、精确度不高。

发明内容

为了解决目前技术只能通过单一延长或缩短光丝固定调整光丝长度，而不能在应用中连续调整光丝长度，即连续延长或缩短的光丝长度的问题，一方面，本发明提供了一种连续调整激光成丝长度的装置，包括飞秒激光源、第一聚焦透镜和透明介质，透明介质设于飞秒激光源和第一聚焦透镜之间，透明介质的轴线平行于飞秒激光源发射的飞秒激光的光路，透明介质与光路重叠。

优选地，本连续调整激光成丝长度的装置还包括第二聚焦透镜和光丝长度测量仪，第二聚焦透镜设于飞秒激光穿过第一聚焦透镜之后形成的光丝和光丝长度测量仪之间，第二聚焦透镜的轴线和光丝的轴线垂直。

优选地，本连续调整激光成丝长度的装置还包括微型处理器，微型处理器和光丝长度测量仪电连接。

优选地，透明介质的材料包括石英、玻璃或塑料。

优选地，透明介质的厚度为0.5-3mm。

优选地，飞秒激光源发射的飞秒激光的中心波长为700-900nm,单脉冲能量为3-4mJ，重复频率为800-1200Hz。

优选地，光丝长度测量仪包括瞬态光谱仪或增强型图像传感器。

另一方面，本发明还提供了一种连续调整激光成丝长度的方法，包括：S1、将飞秒激光聚焦成光丝；S2、在飞秒激光聚焦成光丝之前的光路中垂直插入透明介质，使得透明介质与光路重叠。