[发明专利]用于生成在空间上定位的高强度激光束的系统和方法

权利要求书

1.一种用于产生在空间上定位的高强度激光束的系统，其特征在于，该系统包括：

-激光源(80)，该激光源适于产生N个激光脉冲的连发，其中N是大于1的自然整数，所述N个激光脉冲具有第一重复频率(f₁)，这些激光脉冲是持续时间小于或等于1皮秒的超短激光脉冲，所述第一重复频率(f₁)大于或等于0.5吉赫，

-光学谐振腔(10)，该光学谐振腔适于接收和存储所述N个激光脉冲的连发，该光学谐振腔(10)适于将所述N个激光脉冲的连发聚焦到光学谐振腔(10)的相互作用区域(25)，该光学谐振腔内的往返距离等于c/f₁，其中c是光速，以及

-伺服控制系统(13)，该伺服控制系统适于相对于所述光学谐振腔中的往返距离来控制所述第一重复频率(f₁)，以使所述连发的所述N个脉冲在所述相互作用区域(25)中通过相长干涉在时间上和空间上相互叠加，以形成超短且高能量的巨脉冲。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光源包括振荡器(1)，所述振荡器以高于或等于1GHz的第一重复频率(f₁)发射。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光源(80)包括具有初级光学腔的再生放大器；以及其中，所述伺服控制系统(13)适于调节所述初级光学腔的长度，以便控制所述第一重复频率(f₁)。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中，所述激光源(80)包括脉冲选择器(3)，所述脉冲选择器适于选择具有低于或等于4MHz的第二重复频率(f₂)的N个超短激光脉冲的连发。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述光学谐振腔包括以平面配置布置的镜(M1，M2，M3，M4)。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，其中，所述光学谐振腔(10)布置在真空室(8)中，该真空室包括适于接收N个超短激光脉冲的连发的至少一个开口(9)，所述至少一个开口(9)适于接收带电粒子束(40)，所述光学谐振腔(10)布置成使所述带电粒子束(40)在相互作用区域(25)中传播，且相对于相互作用区域(25)中的激光脉冲的连发的传播方向处于小于或等于5°的入射角下。

7.一种拉曼光谱设备，它包括根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，所述相互作用区域(25)旨在接收待分析的样品，所述拉曼光谱设备包括拉曼光谱仪，该拉曼光谱仪布置成测量由在相互作用区域(25)的样品上散射所述超短巨脉冲而形成的拉曼散射光束。

8.一种用于产生在空间上定位的高强度激光束的方法，该方法包括以下步骤：

-以第一重复频率(f₁)产生具有小于或等于1皮秒的持续时间的激光脉冲，该第一重复频率大于或等于0.5吉赫，

-选择处于第一重复频率(f₁)的N个激光脉冲的连发，其中N是大于或等于1的自然整数；

-将所述N个激光脉冲的连发注入到光学谐振腔(10)中，该光学谐振腔(10)具有等于c/f₁的往返距离，其中c是光学谐振腔中的光速，所述光学谐振腔(10)适于将所述N个激光脉冲的连发聚焦到该光学谐振腔(10)的相互作用区域(25)；以及

-相对于所述光学谐振腔(10)的往返距离来控制第一重复频率(f₁)，使得所述连发的N个脉冲在所述相互作用区域(25)中通过相长干涉而在时间上和空间上彼此叠加，从而形成超短且高能量的巨脉冲。

9.一种用于测量非弹性散射的方法，它通过使由根据权利要求8所述的方法产生的超短巨脉冲与在所述光学谐振腔(10)的相互作用区域(25)中与该超短巨脉冲同步传播的带电粒子束相互作用来进行。

10.一种用于测量非弹性散射的方法，它通过使由根据权利要求8所述的方法产生的超短巨脉冲与被置入所述光学谐振腔(10)的相互作用区域(25)中的样品相互作用来进行。