[发明专利]基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统及其耦合调节方法

说明书

本发明提供一种基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统和耦合调节方法，解决现有飞秒激光器存在脉冲宽度不够窄、无法实现柔性传输的问题。该系统包括从左到右依次设置的近红外高反镜对、衰减器、聚焦透镜、带保护外层的kagome空心光子晶体光纤以及对kagome空心光子晶体光纤内部气腔气压调节的真空单元；近红外高反镜对用于对飞秒激光进行左右方向和高低方向的调节；衰减器用对飞秒激光进行功率衰减；聚焦透镜用于对飞秒激光光束发散角和光斑大小的调节；kagome空心光子晶体光纤的入口端和出口端分别通过空心光纤密封头进行密封；第一空心光纤密封头安装在五维调整架上，用于kagome空心光子晶体光纤入口端上下、前后、左右平移以及高低、左右的角度调整。

技术领域

本发明属于激光技术领域，涉及超短脉冲自压缩技术，具体涉及一种基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统及其耦合调节方法。

背景技术

随着工业飞秒激光“冷加工”技术的发展，超快激光加工过程中对热效应的关注正在逐步增加，相对皮秒激光加工、纳秒激光加工，数百飞秒的高能超短脉冲加工过程中的热效应已经有了明显的缩小，但是在一些极端的微孔加工过程，对于热效应的要求非常苛刻，数百飞秒的激光加工后依然存在热效应导致的重铸层，因此对更窄脉冲宽度的飞秒激光光源提出了更高要求。但是由于受限于增益介质的发射光谱带宽(比如目前超短脉冲放大系统主要应用的Yb光纤、Yb掺杂的晶体等)，以及放大过程中的传输器件的光谱带宽限制，其光谱带宽一般只有几nm到十几nm，所能支持的转换极限脉宽普遍在几百飞秒到一皮秒左右，因此如何获得几十飞秒的超短脉冲，是传统激光器面临的重要挑战。同时，对于加工机床来说，如何实现输出光路的柔性传输，对于提升机床的加工幅面以及缩小加工机床的尺寸都有重要的意义。但是目前的实心光纤受限于自聚焦等多种非线性效应以及损伤阈值的限制，无法实现高能超短脉冲柔性传输，只能靠反射镜组成的空间光路传输。同时柔性传输的高能超短脉冲在激光医疗领域也存在这巨大的应用前景，如何获得更窄的脉冲宽度以及光束的柔性光纤传输是有巨大应用需求的。

发明内容

为了解决现有飞秒激光器存在脉冲宽度不够窄、无法实现柔性传输的技术问题，本发明提供了一种基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统和耦合调节方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种基于Kagome空心光子晶体光纤的脉冲自压缩系统，其特殊之处在于：定义飞秒激光光源的出射方向为从左到右，所述系统包括真空单元以及从左到右依次设置的近红外高反镜对、衰减器、聚焦透镜、带保护外层的kagome空心光子晶体光纤；

所述近红外高反镜对用于对飞秒激光进行左右方向和高低方向的调节；

所述衰减器包括从左到右依次同轴设置的第一半波片和第一偏振分光棱镜，用对飞秒激光进行功率衰减；

所述聚焦透镜用于对飞秒激光光束发散角和光斑大小的调节，使得聚焦透镜聚焦后的光束处于kagome空心光子晶体光纤入口端的端面处；

所述kagome空心光子晶体光纤的入口端和出口端分别通过第一空心光纤密封头和第二空心光纤密封头进行密封，第一空心光纤密封头的内腔、第二空心光纤密封头的内腔均与kagome空心光子晶体光纤的内部气腔连通；

第一空心光纤密封头的密封窗口片、第二空心光纤密封头的密封窗口片、聚焦透镜、第一偏振分光棱镜同轴设置；

所述第一空心光纤密封头安装在五维调整架上，用于kagome空心光子晶体光纤入口端在上下方向、前后方向、左右方向平移以及高低、左右的角度调整，实现接收入射光的位置和角度调节；

所述真空单元用于对kagome空心光子晶体光纤内部气腔气压的调节。

进一步地，所述近红外高反镜对包括平行设置的第一反射镜和第二反射镜；所述第一反射镜的反射面与飞秒激光光源的光轴夹角为45°，所述第二反射镜的反射面与第一半波片的光轴夹角为45°。