[发明专利]基于空间光调制器的超短激光脉冲任意时空整形系统及方法

权利要求书

1.一种基于空间光调制器的超短激光脉冲任意时空整形系统，其特征在于：包括沿光路依次设置的可调整偏转角度的第一微型反射镜阵列(1)、第一4f系统、第一光栅(4)、第三凹面镜(5)、空间光调制器(6)、第四凹面镜(7)、第二光栅(8)、第二4f系统以及可调整偏转角度的第二微型反射镜阵列(11)；

所述第一微型反射镜阵列(1)和第二微型反射镜阵列(11)均由m×n个微型反射镜构成；m≥1，n≥1，且m、n均为整数；

所述空间光调制器(6)位于第三凹面镜(5)与第四凹面镜(7)的焦平面处；所述第一光栅(4)和第二光栅(8)分别位于第三凹面镜(5)和第四凹面镜(7)的焦点处，且第一光栅(4)和第二光栅(8)的光学参数相同；

超短激光脉冲经第一微型反射镜阵列(1)中微型反射镜的调整偏转角并反射后，依次入射至第一微型反射镜阵列(1)、第一4f系统和第一光栅(4)，经第一光栅(4)色散后依次入射至第三凹面镜(5)和空间光调制器(6)，在空间光调制器(6)进行相位和强度调制，调制后的超短激光脉冲透射后入射至第四凹面镜(7)反射，再入射至第二光栅(8)进行色散补偿，补偿后的超短激光脉冲入射至第二4f系统反射，反射后入射至第二微型反射镜阵列(11)，通过调整第二微型反射镜阵列(11)中微型反射镜的偏转角度，输出完成任意时空整形后的超短激光脉冲；

所述第二微型反射镜阵列(11)中微型反射镜的偏转角度与第一微型反射镜阵列(1)中相对应位置的微型反射镜的偏转角偏转方向相反。

2.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的超短激光脉冲任意时空整形系统，其特征在于：

所述第一4f系统和第二4f系统由相对的凹面镜或消色差透镜构成。

3.根据权利要求2所述的基于空间光调制器的超短激光脉冲任意时空整形系统，其特征在于：

所述第一4f系统由第一凹面镜(2)和第二凹面镜(3)组成，第二4f系统由第五凹面镜(9)和第六凹面镜(10)组成。

4.根据权利要求3所述的基于空间光调制器的超短激光脉冲任意时空整形系统，其特征在于：

所述第一微型反射镜阵列(1)和第二微型反射镜阵列(11)中的微型反射镜上根据使用脉冲波长范围在其上镀金属膜或多层介质膜。

5.根据权利要求4所述的基于空间光调制器的超短激光脉冲任意时空整形系统，其特征在于：

所述第一凹面镜(2)、第二凹面镜(3)、第三凹面镜(5)、第四凹面镜(7)、第五凹面镜(9)和第六凹面镜(10)上镀有金属膜或多层介质膜。

6.根据权利要求5所述的基于空间光调制器的超短激光脉冲任意时空整形系统，其特征在于：

所述第一光栅(4)和第二光栅(8)为反射式光栅或者透射式光栅。

7.一种基于空间光调制器的超短激光脉冲任意时空整形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、搭建如权利要求1-6任一所述的基于空间光调制器的超短激光脉冲任意时空整形系统，开启脉冲激光；

步骤2、根据第一光栅(4)的参数，向第一微型反射镜阵列(1)中的各个微型反射镜在x轴和y轴施加不同的偏转角，形成不同方向传输的m×n个元光束；

步骤3、m×n个元光束偏转后，脉冲激光在空间光调制器(6)形成p×q个狭长光斑，p×q个狭长光斑的位置为：

其中，f为第三凹面镜(5)的焦距；Δθ_x和Δθ_y分别为m×n个元光束中心波长光束绕x轴和y轴的角度改变量；

步骤4、根据空间光调制器(6)上的狭长型光斑位置，调整第一微型反射镜阵列(1)中的各个微型反射镜的偏转角，使得空间光调制器(6)上的狭长型光斑互不重合；

步骤5、利用空间光调制器(6)对每个狭长型光斑不同位置的光场分别进行强度和相位调制，进而实现对每个元光束的光谱和相位的调制；

步骤6、保证第二光栅(8)与第一光栅(4)具有相同的参数，对第一光栅(4)引入的角色散进行完全补偿；

步骤7、向第二微型反射镜阵列(11)中m×n个微型反射镜施加以与第一微型反射镜阵列(1)相对应位置的微型反射镜相反的偏转角，使得角度补偿后的各个元光束完全平行；

步骤8、得到完成任意时空整形后的输出激光脉冲。