[发明专利]一种超快激光产生装置有效

专利信息
申请号: 201911087924.9 申请日: 2019-11-08
公开(公告)号: CN111103695B 公开(公告)日: 2021-09-07
发明(设计)人: 刘军;黄舜林;王鹏;申雄 申请(专利权)人: 中国科学院上海光学精密机械研究所
主分类号: G02B27/28 分类号: G02B27/28;G02B19/00;G02F1/35
代理公司: 上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 31317 代理人: 张宁展
地址: 201800 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 激光 产生 装置
【说明书】:

一种超快激光产生装置,可以产生多色环形共心的且具有不同偏振态的超快激光,所产生的激光在环上不同位置的超快激光可以具有不同的偏振态,且可以控制环上偏振态的分布,比如使其形成径向偏振分布或者角向偏振分布的涡旋光等。该装置可以一次同时产生多环多色的且具有特殊偏正态的超快涡旋激光,波长可覆盖深紫外,紫外,可见光,及中远红外等整个光波波段。结构紧凑,经济实用。产生的新波长激光,在光通信,光镊,微粒子捕获和迁移,离子加速,显微成像,生物成像,半导体制造如光刻等方面有重要应用价值。

技术领域

本发明涉及多色涡旋超快激光产生及应用领域。在光通信,光镊,微粒子捕获和迁移,离子加速,显微成像,生物成像,半导体制造如光刻等方面有重要应用价值。

技术背景

超快涡旋激光在物理,化学,生物等科学领域有着重要的应用。通过级联非线性过程,如级联四波混频可以一次性产生多个中心波长可调的超快激光光斑,具有很好的应用前景。而以往技术产生的超快多色光大多是一字排开的点光斑,或者是二维阵列排布的点光斑,且这些光斑的偏振态都是一样的,这在一定程度上限制了该光源的使用范围。

本发明提供了一种简洁方便的方法,可以一次同时产生多色的环状的共心的,且在环上不同位置有不同偏振态的超快涡旋激光。本发明装置结构紧凑,对于拓展超快多色光的应用有重要的意义

发明内容

为了方便的一次同时产生多色的环状的,共心的,不同位置有不同偏振态的超快激光,该装置使用了涡旋相位板来改变两路光的偏振态,其中一路利用锥棱镜和透镜来聚焦入射光,利用锥透镜的光线折变功能,实现环状聚焦,和另一路经透镜聚焦的光线在透明材料内发生非线性光学作用,如级联四波混频效应,从而产生多色多环的,具有不同偏振态的超快激光。该装置结构简单紧凑,调节方便,多色光覆盖的光谱范围宽。

本发明专利的技术解决方案如下:

一种多色环形共心的超快激光产生装置,其构成包括:在入射光路上设置第一分合光元件,第一涡旋相位板,第二涡旋相位板,第一聚焦元件,第二聚焦元件,第一锥透镜,第一反射镜,第二反射进镜,第二分合光元件,第一透明材料,延迟线,所述的第一分合光元件(如二向色分光镜)把入射光分为两路,其中一路光经第一涡旋相位板比如液晶相位板,经第一聚焦元件聚焦(比如平凸玻璃透镜),经第一反射镜反射后,透过第二分合光元件,入射到第一透明材料(如熔融石英玻璃)内,另外一路光经第二涡旋相位板比如液晶相位板,经第一锥透镜(如熔融石英锥透镜)和第二聚焦元件(两者顺序可反),聚焦,经第二反射进镜反射后,经第二分合光元件(7)反射后,也入射到第一透明材料内。所述两路光光程相等,可通过延迟线调节,所述两路光经第二分合光元件后要保持共线,以使产生的多色光共心。

所述的第一锥透镜和第二聚焦元件可以实现环状聚焦功能,进而实现环状的多色超快激光。该组合的功能可以通过具有聚焦功能的锥透镜,或聚焦功能的衍射光栅,聚焦功能的二元光学器件,或者是聚焦功能的超材料超表面元件替换实现。

通过控制改变入射光的偏振态或者通过对入射光分束,然后经分光元件分成两路,分别控制两路的光的偏振态,其中一路光经轴锥棱镜和透镜聚焦,另一路经透镜聚焦,两路光经第二分合光元件,合成一束,聚焦到透明固体,如玻璃内,经光学级联非线性过程产生不同颜色即不同波长的,环形的,共心的,环上不同位置不同偏振的激光。

本发明有益效果是:

本装置可以一次同时获得多色的环状的共心的,且环上不同位置有不同偏振态的涡旋超快激光。

通过调节入射光和涡旋相位板0°快轴的夹角,通过两路光的不同偏振组合,可以产生不同偏振态的激光如径向偏振,角向偏振的超快激光等。

通过改变入射光波长范围,可以获得不同光谱范围的多色光。光谱覆盖范围宽。

通过不同锥角的锥透镜和不同焦距的透镜组合,可以调节多色光的光谱范围。

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