[发明专利]一种透射式单光栅多通可调谐脉冲展宽装置

说明书

本发明公开了一种透射式单光栅多通可调谐脉冲展宽装置。该装置包括箱体、侧板及位于箱体内的二分之一波片、0°全反镜、光隔离器、光电开关、格兰棱镜、四通透射式单光栅展宽单元。采用单个95%衍射效率的透射光栅及高反射率的镜片，降低了多通下的能量损耗，确保激光脉冲多次经过光栅后强度变化小。通过调节光电开关的工作时间控制激光脉冲在该装置内的运行次数，调节激光脉冲经过光栅的次数，实现脉宽展宽的可调谐输出，提高了光栅的使用率，降低了展宽器的成本，在空间占有紧凑的情况下可实现将飞秒脉冲展宽至皮秒或纳秒脉冲，为大能量激光脉冲的放大及获得提供了一个紧凑经济而实用的装置。

技术领域

本发明属于激光技术领域，更具体地讲，涉及一种透射式单光栅多通可调谐脉冲展宽装置。

背景技术

超短超快激光广泛的应用在对各种材料的加工中，比如高精度地切削、钻削和烧蚀等，其材料包括金属、半导体、陶瓷和玻璃，以及有机材料，并且可以从三维角度来加工玻璃等内部透明材料。现阶段已经成熟应用在医用内支架、修复光掩模板、钻削喷墨喷嘴以及刻划太阳能电池等商业应用。由于超短超快激光拥有比较大的电磁场，特别是大能量高功率的超短超快激光光源，科研人员一直致力于研究超短强光脉冲与物质之间的相互作用。

目前大能量高功率的超短超快激光光源通常采用的是啁啾放大放大(CAP)放大技术，即对超短超快脉冲进行脉冲展宽，降低的脉冲峰值功率，在激光放大过程中有效的避免了高峰值功率对器件的损坏，更好的获得高功率大能量激光脉冲输出，最后经脉冲压缩器，将脉冲脉宽压缩，提高脉冲的峰值功率，增强光脉冲的强度。光栅由于结构简单，调节方便，在超短超快脉冲放大的展宽与压缩过程中得到广泛的应用。张伟，滕浩等人在《物理学报》期刊2016年报道的《18mJ,100Hz飞秒钛宝石激光放大器》中所采用的是基于光栅的对飞秒脉冲的展宽至200ps，经放大将脉冲能量2.5nj放大至25.4mj，脉冲能量提高了10⁷倍，同时经光栅压缩获得了脉宽37.8fs,脉冲能量18.3mJ,脉冲的峰值功率高达0.48TW。然而，文中对于光栅脉冲只有通过2次，使得光栅得不到有效充分的利用，增加了整个激光系统的器件成本。发明专利201210357163.6ZL《单光栅多通脉宽展宽器》，要求的入射光为入射光为水平偏振光，在四通单光栅上通过数控制单元实现对激光脉冲展宽倍数的控制，激光脉冲四次通过单光栅，展宽后的脉宽受到限制。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提供了一种透射式单光栅多通可调谐脉冲展宽装置，激光脉冲多次经过光栅，在单光栅下实现了激光脉冲的充分展宽及脉宽可调谐输出，结构紧凑，体积小。

所述技术方案如下：

一种透射式单光栅多通可调谐脉冲展宽装置，包括箱体、侧板及位于所述箱体内的光学组件，所述的箱体上左侧板设有激光脉冲入射端口，右侧板设有激光脉冲出射端口。激光脉冲从所述的箱体上左侧板的激光脉冲入射端口经所述的二分之一波片透过依次经所述的光隔离器、所述的普克盒电光开关、所述的格兰棱镜至所述的四通透射式单光栅展宽单元，再原路返回依次经过所述的格兰棱镜、所述的普克盒电光开关、所述的光隔离器至所述的第一0°全反镜。经所述的第一0°全反镜反射激光脉冲再原路返回，以此循环反复。通过所述的普克盒电光开关控制循环次数，最终透过所述的格兰棱镜，从所述的箱体的右侧板激光脉冲出射端口输出展宽后的激光脉冲。

所述的二分之一波片，可以改变激光脉冲的偏振态，满足所述的光隔离器对入射激光脉冲的偏振态要求。

所述的普克盒电光开关，可以为KDP，KD*P，BBO等相关电光晶体的一种，尺寸为满足激光脉冲入射与出射的光斑的大小要求。当激光脉冲入射时，所述的普克盒电光开关工作，激光脉冲的偏振态发生变化，入射至所述的四通四通透射式单光栅展宽单元；但展宽后激光脉冲出射时，所述的普克盒电光开关停止工作，激光脉冲透过所述的格兰棱镜。

所述的光隔离器两端均装有偏振片，一个偏振态的光透过偏振片，另外一个偏振态的偏振光则从偏振片处反射。