[发明专利]一种产生频率啁啾可调的激光脉冲串的装置

说明书

本发明公开了一种产生频率啁啾可调的激光脉冲串的装置，包括：初始激光展宽单元、啁啾控制单元和激光拍频单元；其中：初始激光展宽单元包括：激光器和展宽器，其中，展宽器包括：第一分束镜、第一色散介质和第一反射模块；啁啾控制单元包括：第二色散介质和第二反射模块；激光拍频单元包括：第二分束镜和反射镜。本发明能够有效的产生中心频率和啁啾大范围可调谐的太赫兹辐射源。

技术领域

本发明涉及超快激光技术领域，尤其涉及一种产生频率啁啾可调的激光脉冲串的装置。

背景技术

目前，太赫兹波在物理学、生命科学、材料科学、成像技术、通信技术以及国家安全等多个领域具有广阔的应用前景，受到了国内外科学家的普遍关注。

窄带宽的太赫兹光源已成功应用于量子材料中实现拉比振荡，其原则上可以将量子材料由一个初始态转换成任意的终态。绝热快速通道技术利用具有频率啁啾特性的光脉冲(即光脉冲在不同纵向位置的瞬时频率覆盖从远低于到远高于两个量子态之间的共振频率)对量子系统进行相干操控，可大幅提高量子态之间的布局转移效率和稳定性。该技术已在光学波段获得了成功，但是由于缺乏相应的太赫兹辐射源，尚未应用于太赫兹波段。

利用纵向周期性调制的激光脉冲串可用于产生窄带宽太赫兹辐射脉冲，但现有的激光脉冲堆积方案以及激光脉冲拍频技术方案均只能产生激光脉冲瞬时调制频率不变的均匀激光脉冲串，其所产生的太赫兹辐射源不具备频率啁啾的性能。为获得具有频率啁啾特性的太赫兹辐射源，研究人员提出利用非线性啁啾的激光脉冲进行拍频产生啁啾可控的太赫兹辐射源。该方案通过设置激光脉冲进入“基于光栅对的激光脉冲展宽器”的入射角度，使得脉冲展宽器中的光栅引入的三阶色散较大从而得到非线性啁啾的激光脉冲；所产生的非线性啁啾激光脉冲通过激光脉冲拍频得到频率啁啾的激光脉冲串，而后激发相应的辐射介质得到频率啁啾可控的太赫兹辐射源；并通过控制该角度实现频率啁啾的调节。由于激光脉冲入射光栅的角度较大，难以保证激光脉冲在“基于光栅对的激光脉冲展宽器”中的无阻拦通过，同时其所产生太赫兹辐射频率啁啾的调节范围也很有限。

因此，如何有效的产生中心频率和啁啾大范围可调谐的太赫兹辐射源，是一项亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种产生频率啁啾可调的激光脉冲串的装置，能够有效的产生中心频率和啁啾大范围可调谐的太赫兹辐射源。

本发明提供了一种产生频率啁啾可调的激光脉冲串的装置，包括：初始激光展宽单元、啁啾控制单元和激光拍频单元；其中：所述初始激光展宽单元包括：激光器和展宽器，其中，所述展宽器包括：第一分束镜、第一色散介质和第一反射模块；所述啁啾控制单元包括：第二色散介质和第二反射模块；所述激光拍频单元包括：第二分束镜和反射镜；其中：

所述激光器产生的超短飞秒脉冲通过所述第一分束镜后进入所述第一色散介质，然后通过所述第一反射模块形成啁啾展宽脉冲；

所述啁啾展宽脉冲通过所述第二分束镜后，形成两束啁啾展宽脉冲，其中一束啁啾展宽脉冲进入所述第二散色介质，然后通过所述第二反射模块反射回所述第二分束镜，另一束啁啾展宽脉冲通过所述反射镜反射回所述第二分束镜，返回所述第二分束镜的两束啁啾展宽脉冲重叠进行拍频，生成频率啁啾可调的激光脉冲串。

优选地，所述第一分束镜为透射/反射镜。

优选地，所述第一色散介质为第一光栅对。

优选地，所述第二色散介质为第二光栅对。

优选地，所述透射/反射镜朝向激光源的一面为全透射，另一面为全反射。

优选地，所述第一光栅对的光栅常数为1200mm^-1，激光入射角度为57°，光栅对间距为6cm。

优选地，所述第二光栅对的光栅常数为300mm^-1，激光入射角度为21°，光栅对间距可调节。