[发明专利]一种小型化的脉冲展宽器

说明书

本发明公开了一种小型化的脉冲展宽器，其采用了光栅、凹球面镜、凸面镜对光进行展宽，并且采用了第二平面反射镜将所述光栅衍射到第二平面反射镜的光垂直反射回光栅，如此，采用了折叠结构，一方面便于光原路返回，另一方面实现了光的二次展宽，其与常规offner展宽器相比，有利于在实现相同展宽量的情况下缩少本脉冲展宽器的整体尺寸，其具有突出的实质性特点和显著的进步；另，本案采用了光纤准直器进行光的输入和输出，便于光纤类超快激光器的使用。

技术领域

本发明涉及一种小型化的脉冲展宽器。

背景技术

随着工业飞秒超快激光器的不断发展，超短脉冲的放大在很长时间一直是科研界非常头痛的问题。极短的脉冲不利于吸收放大截止中的能量，和高峰值功率极易破坏放大器中的光学元器件。通过将脉冲的横截面积扩大，可以解决一部分问题，但是面积扩大带来能量密度的减小，更不利于吸收增益介质的存储能量，而且能够放大光斑直径的大小也因为晶体生长的困难达到了极限。为了放大超高峰值功率的激光脉冲，Gerard Mourou和Donna Strickland发明了啁啾脉冲放大技术，并因此获得了2018年诺贝尔物理学奖。啁啾脉冲放大技术使得超强激光能够达到的极限由10¹⁵W/cm²,一路增长到10²⁵W/cm²以上。其核心原理就是利用展宽器将脉冲展宽，将脉冲的峰值功率降低，然后进行常规放大，再压缩回窄脉宽，获得极高的峰值功率。一个激光器能够得到多大的峰值功率，很大程度上是由展宽器的展宽能力所决定的。早期Mourou使用的光纤技术进行展宽并不能够获得很大的展宽量。常规是利用offner展宽器和光纤展宽器。Offner展宽器由于能够承受较大的功率，而且可以参数自有调节匹配，经常被用在固体科研型超快激光器中，而且体积庞大，使用环境苛刻不利于在工业等大规模应用中。

到目前为止并没有小型化的大展宽量的光纤耦合型offner展宽器被研制出来。因此，如何克服上述存在的缺陷，已成为本领域技术人员亟待解决的重要课题。

发明内容

本发明克服了上述技术的不足，提供了一种小型化的脉冲展宽器。

为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种小型化的脉冲展宽器，包括有光纤准直器1、第一平面反射镜2、光栅3、凹球面镜4、凸面镜5、以及第二平面反射镜6，其中，所述第一平面反射镜2用于将所述光纤准直器1的准直出射光反射到所述光栅3上和将所述光栅3衍射至第一平面反射镜2的光反射到所述光纤准直器1中，所述光栅3用于将所述第一平面反射镜2反射来的光衍射到所述凹球面镜4上、以及用于将所述凹球面镜4反射来的光衍射到所述第二平面反射镜6上或衍射到所述第一平面反射镜2上，所述第一平面反射镜2和所述第二平面反射镜6位于所述光栅3的同一外侧并且两者位置有错开，所述凹球面镜4与所述凸面镜5共心设置，所述凸面镜5用于将所述凹球面镜4反射来的光反射回凹球面镜4上，所述第二平面反射镜6用于将所述光栅3衍射到第二平面反射镜6的光垂直反射回光栅3上；其中，本案光脉冲展宽过程如下：所述光纤准直器1的准直出射光经过所述第一平面反射镜2反射至所述光栅3上，所述光栅3将光衍射到所述凹球面镜4上，所述凹球面镜4将光汇聚反射到所述凸面镜5上，所述凸面镜5将光反射回所述凹球面镜4，所述凹球面镜4将光反射回所述光栅3上，所述光栅3将光衍射到所述第二平面反射镜6上；然后所述第二平面反射镜6将光垂直反射回所述光栅3上，所述光栅3再将光衍射到所述凹球面镜4上，所述凹球面镜4将光汇聚反射到所述凸面镜5上，所述凸面镜5将光反射回所述凹球面镜4，所述凹球面镜4将光反射回所述光栅3上，所述光栅3将光衍射到所述第一平面反射镜2上，所述第一平面反射镜2将光反射到所述光纤准直器1中。

如上所述的一种小型化的脉冲展宽器，所述光栅3采用透射光栅，其位于所述凹球面镜4与所述凸面镜5之间并且错开高度以不阻碍凹球面镜4与所述凸面镜5之间光的反射。

如上所述的一种小型化的脉冲展宽器，所述光纤准直器1的尾部通过光纤连接有光环形器。