[发明专利]一种产生多种部分时间相干脉冲光源的方法

说明书

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种产生多种部分时间相干脉冲光源的方法，具体包括：利用复振幅传递函数调制光谱场；引入一个正的实值权重函数；利用该实值权重函数获得一个物理上可实现的交叉谱密度函数；利用维纳‑辛钦定理，获得相应的互相干函数表达式；选择不同的实值权重函数和复振幅传递函数产生多种部分时间相干脉冲光源。通过上述方法可以得到多种具有特殊时间关联的部分时间相干脉冲光源，这些光源在色散介质传输中出现一些奇异的传输特性，这些新特性在光束整形和激光微加工中有重要应用。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种产生多种部分时间相干脉冲光源的方法。

背景技术

近年来，随着激光技术的快速发展，科学家们一直期望实现对光场的任意调控。通常情况下，光场的空域调控是指振幅、相位、偏振态、空间关联结构等空间特性进行的调控，例如，对光场的相位进行螺旋相位调控可以产生涡旋光场，对光场的相位进行锥形相位调控可以产生贝塞尔光场，对光场的偏振态调控可以得到矢量光场。最近，科学家们发现，对光场的空间关联结构进行调控可以产生多种部分空间相干光源，这些光源在传输过程中出现了一些奇异的特性，如远场平顶、自分离、自聚焦、自修复、自加速、自整形、自旋转等等。这些特性在光通信、微粒操控、光束整形、显微成像、医疗诊断、探测等领域获得了广泛应用。

近来，随着超快激光加工、超分辨成像、超高速光通信、激光雷达等领域的巨大应用需求，光场调控领域的科学家们逐渐将目光聚焦在对超强超短脉冲激光的调控上，超短脉冲激光因具有高峰值功率、与物质相互作用时间短、功率密度大等特性，调控的难度非常大。通常情况下，光场时域调控是对激光脉冲波形、脉宽、啁啾、频率、时间关联结构等进行调控。目前，现有技术仅采用4f系统对脉冲强度波形进行调控，没有对时间关联结构进行调控的技术，更没有通过调控时间关联结构来控制脉冲强度波形的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种产生多种部分时间相干脉冲光源的方法，通过该方法解决上述的技术问题。

具体的，本发明采用以下技术方案进行：

一种产生多种部分时间相干脉冲光源的方法，所述方法包括：

利用复振幅传递函数调制光谱场；

引入一个正的实值权重函数；

利用该实值权重函数获得一个物理上可实现的交叉谱密度函数；

利用维纳-辛钦定理，获得相应的互相干函数表达式；

选择不同的实值权重函数和复振幅传递函数产生多种部分时间相干脉冲光源。

优选的，利用一个复振幅传递函数χ(ω,τ)调制任意光谱场E₀(ω)，引入正的实值权重函数为P(τ)；

复振幅传递函数满足|χ(ω,τ)|≤1，即仅仅相位调制；

P(τ)满足归一化条件：

τ为函数变量，

ω为光的频率；

然后得到交叉谱密度函数：

式中：

H(ω,τ)＝χ(ω,τ)E₀(ω)，(3)；

H为调制后的光场函数。

优选的，在时间域，利用维纳-辛钦定理，得到互相干函数表达式：

式中：

t₁和t₂分别表示任意两个时刻点，

优选的，选择线性传递函数为χ(ω,τ)＝exp[i(ω-ω₀)τ](6)；式中：ω₀为参考频率；

将式(3)、(6)代入式(2)，获得交叉谱密度函数为：

在时间域，互相干函数为：