一種時(shí)空分布可調(diào)的超短激光脈沖分束方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種時(shí)空分布可調(diào)的超短激光脈沖分束方法及裝置。該裝置由四組楔形雙折射晶體對(duì)、兩片雙折射晶體和一個(gè)二分之一波片組成，按照兩組楔形雙折射晶體對(duì)和一片雙折射晶體的順序交錯(cuò)放置，二分之一波片放置在第一片雙折射晶體之后。每組楔形雙折射晶體對(duì)由兩片楔角相同的楔形雙折射晶體倒扣在一起組成，兩片楔形雙折射晶體的光軸方向互相垂直且在與入射光線垂直的法平面內(nèi)，每片雙折射晶體的光軸都與毗鄰的前一片楔形雙折射晶體的光軸一致，楔形雙折射晶體的厚度由其楔角大小決定。裝置可將單一超短激光脈沖分成四個(gè)傳播路徑平行且方向與入射光一致、脈沖間隔均等、能量均等的子脈沖。本發(fā)明原理上沒(méi)有能量損失，能量均分到各個(gè)子脈沖中。
【專利說(shuō)明】—種時(shí)空分布可調(diào)的超短激光脈沖分束方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于脈沖數(shù)字全息【技術(shù)領(lǐng)域】，主要解決超快現(xiàn)象泵浦探測(cè)技術(shù)中多個(gè)探測(cè)脈沖的產(chǎn)生。
【背景技術(shù)】
[0002]在利用脈沖數(shù)字全息術(shù)對(duì)超快瞬態(tài)過(guò)程進(jìn)行探測(cè)的過(guò)程中，可在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)超快變化的物場(chǎng)進(jìn)行多次曝光，從而可將物光脈沖串和參考光脈沖串干涉所得到的多幅全息圖記錄在CCD光敏面上。超快過(guò)程的時(shí)間間隔一般在納秒級(jí)或更短的時(shí)間范圍內(nèi)，而目前CCD所能達(dá)到的技術(shù)尚不能使其幀頻與之匹配，因此要利用角分復(fù)用技術(shù)將多幅超快過(guò)程的全息干涉條紋記錄在CCD同一幀圖像上，為獲得超快瞬態(tài)過(guò)程不同時(shí)間分辨的變化過(guò)程，需要多個(gè)傳播方向各不相同且具有等光程差的探測(cè)脈沖?，F(xiàn)有的分束技術(shù)方法中，僅有通過(guò)分光平片和反射鏡組合的方法獲得探測(cè)脈沖，這種方法獲得的子脈沖串的能量利用率低，效率不超過(guò)50%，且系統(tǒng)復(fù)雜，穩(wěn)定性差。因此，目前尚無(wú)高效、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的時(shí)空分布可調(diào)的多脈沖分束方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有方法獲得的子脈沖的能量利用率不高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不穩(wěn)定以及脈沖傳播方向不固定的問(wèn)題，依據(jù)脈沖數(shù)字全息技術(shù)的角分復(fù)用全息的要求，提供一種時(shí)空分布可調(diào)的脈沖間隔相等的超短激光脈沖分束方法及裝置。該裝置可以將一個(gè)超短激光脈沖經(jīng)過(guò)本分束裝置后，產(chǎn)生分別位于矩形四個(gè)頂點(diǎn)的四個(gè)傳播方向相同、脈沖間隔相等、能量均等的子脈沖，能量利用率高，大于90%。
[0004]本發(fā)明方法設(shè)計(jì)了采用四組楔形雙折射晶體對(duì)、兩片雙折射晶體和一個(gè)二分之一波片實(shí)現(xiàn)脈沖時(shí)空分布可調(diào)的分束結(jié)構(gòu)，兩組上下倒扣組合在一起的楔形雙折射晶體對(duì)實(shí)現(xiàn)豎直方向脈沖分束的示意圖如圖1所示，兩組前后倒扣組合在一起的楔形雙折射晶體對(duì)實(shí)現(xiàn)水平方向脈沖分束的示意圖如圖2所示，兩片雙折射晶體分別實(shí)現(xiàn)兩次不同時(shí)間的脈沖延遲的示意圖如圖3所示。
[0005]本發(fā)明提供的時(shí)空分布可調(diào)的等脈沖間隔的超短激光脈沖分束方法的具體步驟是:
第1、通過(guò)第一組楔形雙折射晶體對(duì)將一個(gè)超短激光脈沖分成兩個(gè)偏振方向相互垂直且傳播方向在豎直方向上有分離角的脈沖，再通過(guò)第二組楔形雙折射晶體對(duì)使得出射的兩個(gè)脈沖傳播路徑彼此平行且與入射光方向一致，分束后得到的兩個(gè)脈沖通過(guò)第一片雙折射晶體實(shí)現(xiàn)時(shí)間延遲，調(diào)節(jié)得到需要的脈沖間隔At= Lfc，其中，L為兩個(gè)脈沖的光程差，c = 3xlOsm/s ;兩個(gè)脈沖通過(guò)二分之一波片后，使兩個(gè)脈沖的偏振方向與第三組楔形雙折射晶體對(duì)的前一片楔形雙折射晶體的光軸成45度角，在通過(guò)第三、第四組楔形雙折射晶體對(duì)后兩個(gè)脈沖再次進(jìn)行分束，分別得到水平方向上的兩個(gè)脈沖，再通過(guò)第二組雙折射晶體實(shí)現(xiàn)時(shí)間延遲，延遲后得到的脈沖間隔是第一次獲得的脈沖間隔的二倍，則得到分布在矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上的毗鄰脈沖間隔相等的四個(gè)脈沖；
第2、確定楔形雙折射晶體對(duì)的厚度與楔角，以及第一、第二組和第三、第四組楔形雙折射晶體對(duì)之間的距離；
四組楔形雙折射晶體對(duì)的大小和斜角均相同。由圖1可知，楔形雙折射晶體對(duì)的確定，要根據(jù)出射后的兩脈沖在豎直方向上的偏移量與楔形雙折射晶體對(duì)的厚度久斜角β及兩組楔形雙折射晶體對(duì)之間的距離^的關(guān)系式(1)，兩脈沖在豎直方向上的分束角α與楔形雙折射晶體對(duì)的楔角β的關(guān)系式(2)，以及通光孔徑//與楔形雙折射晶體對(duì)的厚度D和楔角β的關(guān)系式(3)，這三個(gè)關(guān)系式，計(jì)算出楔形雙折射晶體對(duì)的厚度久兩組楔形雙折射晶體對(duì)之間的距離S和楔角β的大小，其中α、和"是已知量，根據(jù)實(shí)際需要確定；
【權(quán)利要求】
1.一種時(shí)空分布可調(diào)的超短激光脈沖分束方法，其特征在于該方法包括: 第1、通過(guò)第一組楔形雙折射晶體對(duì)將一個(gè)超短激光脈沖分成兩個(gè)偏振方向相互垂直且傳播方向在豎直方向上有分離角的脈沖，再通過(guò)第二組楔形雙折射晶體對(duì)使得出射的兩個(gè)脈沖傳播路徑彼此平行且與入射光方向一致，分束后得到的兩個(gè)脈沖通過(guò)第一片雙折射晶體實(shí)現(xiàn)時(shí)間延遲，調(diào)節(jié)得到需要的脈沖間隔At= Lf c，其中，Z為兩個(gè)脈沖的光程差，c = 3x108w/s ;兩個(gè)脈沖通過(guò)二分之一波片后，使兩個(gè)脈沖的偏振方向與第三組楔形雙折射晶體對(duì)的前一片楔形雙折射晶體的光軸成45度角，在通過(guò)第三、第四組楔形雙折射晶體對(duì)后兩個(gè)脈沖再次進(jìn)行分束，分別得到水平方向上的兩個(gè)脈沖，再通過(guò)第二組雙折射晶體實(shí)現(xiàn)時(shí)間延遲，延遲后得到的脈沖間隔是第一次獲得的脈沖間隔的二倍，則得到分布在矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上的毗鄰脈沖間隔相等的四個(gè)脈沖；第2、確定楔形雙折射晶體對(duì)的厚度與楔角，以及第一、第二組和第三、第四組楔形雙折射晶體對(duì)之間的距離； 四組楔形雙折射晶體對(duì)的大小和斜角均相同； 楔形雙折射晶體對(duì)的確定，要根據(jù)出射后的兩脈沖在豎直方向上的偏移量與楔形雙折射晶體對(duì)的厚度久斜角β及兩組楔形雙折射晶體對(duì)之間的距離^的關(guān)系式(1)，兩脈沖在豎直方向上的分束角α與楔形雙折射晶體對(duì)的楔角β的關(guān)系式(2)，以及通光孔徑"與楔形雙折射晶體對(duì)的厚度D和楔角β的關(guān)系式(3)，這三個(gè)關(guān)系式，計(jì)算出楔形雙折射晶體對(duì)的厚度隊(duì)兩組楔形雙折射晶體對(duì)之間的距離S和楔角β的大小，其中α、Λ"和"是已知量，根據(jù)實(shí)際需要確定；
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的時(shí)空分布可調(diào)的超短激光脈沖分束裝置，其特征在于該裝置包括:四組楔形雙折射晶體對(duì)、兩片雙折射晶體和一個(gè)二分之一波片: 四組楔形雙折射晶體對(duì)的大小和楔角均相同，楔形雙折射晶體對(duì)的厚度由它的楔角和通光孔徑確定，每組楔形雙折射晶體對(duì)中的兩片楔形雙折射晶體始終保持緊密接觸；兩片雙折射晶體的厚度不等； 該分束裝置的組裝結(jié)構(gòu)是: 第一、第二組楔形雙折射晶體對(duì)由兩片楔形雙折射晶體倒扣在一起組成豎直分束單元，第三、第四組楔形雙折射晶體對(duì)放置方式是將第一、第二組沿著與入射光線垂直的平面旋轉(zhuǎn)90度，組成水平分束單元；兩片雙折射晶體按厚度由小到大分別放在豎直分束單元與水平分束單元后邊，實(shí)現(xiàn)時(shí)間延遲作用；二分之一波片放在第一片雙折射晶體后邊，用于改變偏振方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述的各楔形雙折射晶體對(duì)的接觸斜面上分別鍍有增透膜。
【文檔編號(hào)】G02B27/10GK103823309SQ201410089655
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】楊勇, 馬忠洪, 孫旭娜, 徐振新, 蓋琦, 翟宏琛 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)