[实用新型]一种多通式激光脉冲展宽装置

说明书

本实用新型提供一种多通式激光脉冲展宽装置，该展宽装置将激光脉冲通过入射光调节组件导入一对平行放置的凹面镜组成的多通道传输单元，辅助以若干镜片进行光线准直和光路叠加，通过在凹面镜组之间引入色散介质或在其中一个凹面镜上设置色散层，实现对激光脉冲在时域、频率域上的展宽；通过控制两凹面镜之间的距离及相对水平面的倾斜角度，可实现展宽量及展宽时间的调谐。该展宽装置具有可小型化、结构紧凑等优点，且激光脉冲的宽度可调谐输出，实用性强。

技术领域

本实用新型属于激光器技术领域，具体涉及一种多通式激光脉冲展宽装置。

背景技术

能量在毫焦量级、高重复频率、高功率稳定性的超短超强激光已成为前沿科学的重要研究工具，广泛应用于超快光谱学、化学动力学、生物检测等领域。飞秒微加工中高重频激光与材料相互作用，加工精细程度更高。同时，工业应用对激光器的体积和稳定性提出了非常高的要求。

目前高功率大能量的超短超快激光光源通常使用啁啾脉冲放大(CPA)的方案，即对超短脉冲进行时域的脉冲展宽，降低脉冲的峰值功率，在激光放大的过程中有效的避免非线性的累积以及高峰值功率对光学元件的损坏，进而获得高功率大能量的脉冲输出，最后通过与展宽器色散相反的脉冲压缩器，将脉冲重新压缩，从而得到极高的峰值功率，增强激光脉冲的强度。光栅由于结构简单，在超短脉冲激光放大的展宽和压缩中得到了广泛的应用。然而光栅的造价比较昂贵，使用光栅作为展宽器的结构比较复杂，同时为了避免展宽过程中的空间啁啾，展宽器需要比较精细复杂的调节步骤，这种展宽方式的问题是光路传输距离很长，容易受到来自地面震动、气流以及热漂移的影响，且脉冲频谱在空间上分离时需要大尺度的光学元件支持，对光学元件的加工要求和镀膜工艺都提出了很高的要求，这不仅增加了系统设计、调节、维护的难度，整个系统的体积和成本也得不到很好的控制。而使用块状材料，利用材料色散对脉冲进行展宽是一种比较经济实惠、简单易行的方案。但是为了得到足够的展宽量，需要材料的长度一般在50cm左右，但是如果激光脉冲在材料中单程通过，需要的材料尺寸会很大，不仅成本高昂而且加工难度大。也可以将色散材料设计成特殊的结构，如图 2所示，通过在立方体入口和出口切角，并控制激光脉冲在材料与空气的临界面全反射，实现累计光程的效果。但是整体结构也在73mm×58mm×20mm，加工有难度并且累积光程不可调谐，只能按设计好的光路进行全反射，不利于改变色散量。同时，为了提高系统的稳定性，越来越多的激光系统选择使用光纤振荡器作为前级种子源，但是光纤激光系统输出的光谱比较窄，限制了其应用范围。

综上所述，上述几种展宽器存在难以实现小型化或者脉冲宽度无法调谐的问题。

实用新型内容

因此，基于现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于解决上述问题的至少一者，提供一种多通式激光脉冲展宽装置，包括展宽组件，所述展宽组件包括多通道传输单元及色散介质，所述多通道传输单元包括相对保持间距设置的第一反射镜、第二反射镜，所述色散介质位于第一反射镜与第二反射镜之间；使入射光线经色散介质入射至第二反射镜，经第二反射镜反射后逆向经过色散介质入射至第一反射镜，经第一反射镜反射后又通过色散介质入射至第二反射镜，再经第二反射镜反射后又逆向经过色散介质入射至第一反射镜，最后经第一反射镜反射后经过色散介质出射导出。

作为优选，还包括入射光调节组件、出射光调节组件，所述入射光调节组件包括第三反射镜、导入镜，入射光线依次经第三反射镜、导入镜调节光线传播路径后经色散介质入射到第二反射镜上；所述出射光调节组件包括：导出镜、第四反射镜，展宽后经过色散介质的出射光线依次经导出镜、第四反射镜调节光线传播路径后出射导出。

作为优选，所述色散介质位于第一反射镜与第二反射镜中间。

作为优选，所述导入镜、导出镜位于多通道传输单元内，所述导入镜靠近第一反射镜设置，所述导出镜靠近第二反射镜设置；

或者，所述导入镜、导出镜位于多通道传输单元外，所述第一反射镜的离轴上设有光线进出口，所述导入镜、导出镜靠近第一反射镜同侧设置，入射光线、出射光线以不同方位角与导入镜、导出镜相配合并从光线进出口经过。