本實用新型涉及激光技術領域，具體而言，涉及一種激光脈沖整形裝置及激光脈沖整形系統(tǒng)。

背景技術：

隨著激光的應用領域越來越廣，對激光脈沖的時域波形的可控性的研究也越來越受到人們的重視。如在激光慣性約束巨變中，終端脈沖時間填充因子的要求越來越高，直接導致了對前端時間脈沖整形的要求越來越高。在一些民用、醫(yī)療等領域，整形后的平頂激光的應用非常重要。如在激光材料加工、激光掃描、光學信息處理、激光治療近視和心血管吻合手術中均需要整形的平頂激光脈沖。在研究激光與電子束的相互作用、量子動力學控制、飛秒脈沖放大等領域，飛秒脈沖整形作為一種控制超短脈沖波形的工具發(fā)揮著重要作用。

現(xiàn)有技術中，用于飛秒激光整形的技術方案主要有以下幾種：

1.空間光調制器基于空間光調制器的光脈沖整形，其核心是利用模板對在空間色散開來的各頻率成分進行平行調制，從而獲得所需的波形。光柵和透鏡共同組成了所謂的“零色散脈沖壓縮”構形。具有空間分布的振幅和位相型模板對各Fourier分量進行調制，就獲得了整形的輸出脈沖。該技術方案理論上可以產生較好的任意波形整形脈沖，但是在實際應用中，調制函數的選取及調制模板的制作較為復雜。

2.光纖啁啾脈沖堆積器啁啾脈沖堆積首先由日本大阪大學激光工程研究所在研制GEKKO-XII升級裝置時提出，其原理是將一個百PS級的啁啾脈沖經光纖分束器分成若干子脈沖，各子脈沖進入不同路光纖，利用壓電陶瓷(PZT)控制光纖長度以使各路脈沖之間存在一定的延時，用可調光衰減器(VOA)控制各路脈沖的振幅大小，再將各路光纖中的脈沖疊加產生所需的NS級整形脈沖。光纖脈沖堆積器一般和集成光學脈沖整形方案共同使用，這種整形方案可以獲得較好的整形脈沖，但是其調制單元的復雜性及精密性，以及高成本等因素的制約，限制了這種整形方案的應用范圍。

3.納米微結構飛秒脈沖整形系統(tǒng)利用納米微結構的飛秒脈沖時域波形整形系統(tǒng)，包括使用光子晶體周期結構的飛秒脈沖整形，以及使用納米微結構進行飛秒脈沖時域波形整形。如飛秒脈沖在微環(huán)陣列中傳輸時，對于某一個微環(huán)會與飛秒激光脈沖光束的某一頻率產生共振耦合，相應頻率的光會耦合進微環(huán)發(fā)生波導耦合。耦合效率與微環(huán)的參數有關，飛秒激光的振幅與相位都會得到調制，其波形也會得到調制。但該方案理論與技術都較為復雜，且控制與設計要求高，不易于在普通激光器上使用。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種激光脈沖整形裝置及激光脈沖整形系統(tǒng)，不涉及非線性光學效應，光路調整簡單、成本低廉，可以得到任意波形的啁啾脈沖或飛秒激光脈沖。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的：

一種激光脈沖整形裝置，激光脈沖整形裝置包括分束器、第一偏振器、第二偏振器、電光晶體、光電探測器以及脈沖電源，飛秒激光展寬形成的寬帶啁啾脈沖經由分束器后分成第一路脈沖信號和第二路脈沖信號，第二路脈沖信號通過光電探測器，光電探測器、脈沖電源以及電光晶體依次電性連接，光電探測器用于檢測到第二路脈沖信號后即發(fā)送電信號給脈沖電源，脈沖電源用于在接收到電信號后施加脈沖電壓給電光晶體；第一路脈沖信號依次通過第一偏振器、電光晶體以及第二偏振器，依據偏振光的干涉原理，以及脈沖電源施加給電光晶體的脈沖電壓的形狀，實現(xiàn)對第一路脈沖信號透射率的調制，從而將寬帶啁啾脈沖整形。

進一步地，第一偏振器還包括第一透光軸，第二偏振器還包括第二透光軸，第一透光軸與第二透光軸互相垂直。

進一步地，第一路脈沖信號和第二路脈沖信號夾角為90度。

進一步地，脈沖電壓與第一路脈沖信號的波長值一一對應。

進一步地，施加在電光晶體上的脈沖電壓與通過電光晶體的第一路脈沖信號在時間上同步。

進一步地，電光晶體的數量為多個，多個電光晶體相互之間進行光學串聯(lián)。

進一步地，電光晶體的數量為多個，多個電光晶體相互之間進行光學并聯(lián)。

進一步地，電光晶體的數量為多個，多個電光晶體相互之間進行光學串聯(lián)和并聯(lián)。

本實用新型還提供了一種激光脈沖整形系統(tǒng)，包括至少一個上述激光脈沖整形裝置，激光脈沖整形系統(tǒng)還包括脈沖展寬器和脈沖壓縮器，飛秒激光經過脈沖展寬器展寬形成的寬帶啁啾脈沖依次通過至少一個激光脈沖整形裝置以及脈沖壓縮器，激光脈沖整形裝置包括分束器、第一偏振器、第二偏振器、電光晶體、光電探測器以及脈沖電源，寬帶啁啾脈沖經由分束器后分成第一路脈沖信號和第二路脈沖信號，第二路脈沖信號通過光電探測器，光電探測器、脈沖電源以及電光晶體依次電性連接，光電探測器用于檢測到第二路脈沖信號后即發(fā)送電信號給脈沖電源，脈沖電源用于在接收到電信號后施加脈沖電壓給電光晶體；第一路脈沖信號依次通過第一偏振器、電光晶體以及第二偏振器，依據偏振光的干涉原理，以及脈沖電源施加給電光晶體的脈沖電壓的形狀，實現(xiàn)對第一路脈沖信號透射率的調制，從而將寬帶啁啾脈沖整形。

進一步地，第一偏振器還包括第一透光軸，第二偏振器還包括第二透光軸，第一透光軸與第二透光軸互相垂直。

相對現(xiàn)有技術，本實用新型具有以下有益效果：本實用新型提供的一種激光脈沖整形裝置及激光脈沖整形系統(tǒng)，激光脈沖整形裝置包括分束器、第一偏振器、第二偏振器、電光晶體、光電探測器以及脈沖電源，飛秒激光展寬形成的寬帶啁啾脈沖經由分束器后分成第一路脈沖信號和第二路脈沖信號，第二路脈沖信號通過光電探測器，光電探測器、脈沖電源以及電光晶體依次電性連接，光電探測器用于檢測到第二路脈沖信號后即發(fā)送電信號給脈沖電源，脈沖電源用于在接收到電信號后施加脈沖電壓給電光晶體；第一路脈沖信號依次通過第一偏振器、電光晶體以及第二偏振器，依據偏振光的干涉原理，以及脈沖電源施加給電光晶體的脈沖電壓的形狀，實現(xiàn)對第一路脈沖信號透射率的調制，從而將寬帶啁啾脈沖整形。激光脈沖整形裝置及激光脈沖整形系統(tǒng)不涉及非線性光學效應，光路調整簡單、成本低廉，可以得到任意波形的啁啾脈沖或飛秒激光脈沖。

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

圖1示出了本實用新型第一實施例所提供的一種激光脈沖整形裝置的結構示意圖。

圖2示出了本實用新型第一實施例所提供的包括多個電光晶體的激光脈沖整形裝置的結構示意圖。

圖3示出了本實用新型第二實施例所提供的一種激光脈沖整形系統(tǒng)的結構示意圖。

圖4示出了本實用新型第二實施例所提供的兩次整形的激光脈沖整形系統(tǒng)的結構示意圖。

圖標：100-激光脈沖整形裝置；110-分束器；120-第一偏振器；130-電光晶體；140-第二偏振器；150-光電探測器；160-脈沖電源；200-激光脈沖整形系統(tǒng)；210-脈沖壓縮器；220-脈沖展寬器。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型的實施例，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

第一實施例

請參閱圖1，本實用新型實施例提供了一種激光脈沖整形裝置100。激光脈沖整形裝置100包括分束器110、第一偏振器120、電光晶體130、第二偏振器140、光電探測器150以及脈沖電源160。光電探測器150、脈沖電源160以及電光晶體130依次電性連接。

分束器110，是將一束光分成兩束或多束光的元件，由金屬膜或介質膜構成。在本實施例中分束器110將飛秒激光展寬形成的寬帶啁啾脈沖分成兩束光，分別是第一路脈沖信號和第二路脈沖信號，第一路脈沖信號為透射光，第二路脈沖信號為反射光。將飛秒激光展寬形成的寬帶啁啾脈沖分成兩束光，方便對寬帶啁啾脈沖的參數進行采集以及對寬帶啁啾脈沖進行整形。

優(yōu)選的在本實施例中，分束器110將第一路脈沖信號以及第二路脈沖信號分成90度輸出，便于對第二路脈沖信號的參數采集以及光路的調整。

光電探測器150能把光信號轉化為電信號，光電探測器150利用光電效應工作。光電效應分為兩類：內光電效應和外光電效應，外電光效應即入射光子打在陰極材料上，將其內部電子轟擊出來形成光電流，它隨光子所激發(fā)產生的電子-空穴對，成為光生電子空穴對，通過光生電子空穴對改變半導體光電材料的導電性能，檢測這種導電性能就可以探測出光信號的變化。

在本實施例中，第二路脈沖信號通過光電探測器150，光電探測器150依據光電效應檢測到第二路脈沖信號后即發(fā)送電信號給脈沖電源160。

在本實施例中，脈沖電源160輸出的脈沖電壓的參數由光電探測器150發(fā)送的電信號以及用戶需要的整形脈沖的形狀確定。脈沖電源160施加脈沖電壓給電光晶體130。

在本實施例中，飛秒激光展寬形成的寬帶啁啾脈沖經由分束器110后分成的第一路脈沖信號依次經過第一偏振器120、電光晶體130以及第二偏振器140。

第一偏振器120和第二偏振器140連用，依據偏振光的干涉原理，實現(xiàn)對第一路脈沖信號透射率的調制，從而實現(xiàn)啁啾脈沖的整形。在本實施例中，第一偏振器120的第一透光軸與第二偏振器140的第二透光軸互相垂直。

電光晶體130，常用的電光晶體130有磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、鈮酸鋰、鉭酸鋰。晶體在外電場作用下折射率會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為電光效應。外電場作用于晶體材料所產生的電光效應分為兩種，一種是泡克耳斯效應，產生這種效應的晶體通常是不具有對稱中心的各向異性晶體；另一種是克爾效應，產生這種效應的晶體通常是具有任意對稱性質的晶體或各向同性介質。

在本實施例中，電光晶體130優(yōu)選地采用的是磷酸二氘鉀，其所需施加的電壓為常規(guī)使用的磷酸二氫鉀電光晶體所需施加電壓的一半，其產生的電光效應為泡克耳斯效應。選用不同的電光晶體可以改變掃描整形裝置的通帶寬度、損傷閾值等特性。施加在電光晶體130的脈沖電壓與通過電光晶體130的第一路脈沖信號在時間上同步，并且脈沖電壓的電壓值與第一路脈沖信號的波長值一一對應。

在本實施例中電光晶體130只采用了一個，在其他實施例中電光晶體130的數量為多個，多個電光晶體130相互之間采用光學串聯(lián)和/或者光學并聯(lián)的形式到達分壓(如圖2所示)。

第一路脈沖信號經過電光晶體130時，脈沖電壓施加在電光晶體130上，改變電光晶體130的折射率，從而改變輸出兩束折射光束的相位差。經過第二偏振器140后，依據偏振光的干涉原理,以及脈沖電源160施加給所述電光晶體130的脈沖電壓的形狀，實現(xiàn)對第一路脈沖信號透射率的調制，從而將寬帶啁啾脈沖整形。

工作原理如下：

飛秒激光展寬形成的寬帶啁啾脈沖經由分束器110后分成第一路脈沖信號和第二路脈沖信號，光電探測器150檢測到第二路脈沖信號后即發(fā)送電信號給脈沖電源160，脈沖電源160依據接收到的電信號后施加脈沖電壓給電光晶體130；第一偏振器120和第二偏振器140連用，依據偏振光的干涉原理,以及脈沖電源160施加給電光晶體130的脈沖電壓的形狀，實現(xiàn)對第一路脈沖信號透射率的調制，從而實現(xiàn)啁啾脈沖的整形。

第二實施例

請參閱圖3，本實施例提供了一種激光脈沖整形系統(tǒng)200。激光脈沖整形系統(tǒng)200包括至少一個激光脈沖整形裝置100，本實施例中激光脈沖整形裝置100只有一個，激光脈沖整形系統(tǒng)200還包括脈沖展寬器220和脈沖壓縮器210。在第二實施例中激光脈沖整形系統(tǒng)200除了比第一實施例多了個脈沖壓縮器210和脈沖展寬器220外其他均與第一實施例中的激光脈沖整形裝置100相同。

脈沖展寬器220，脈沖展寬器220用于對飛秒激光展寬形成寬帶啁啾脈沖，展寬后形成的寬帶啁啾脈沖經過激光脈沖整形裝置100后實現(xiàn)對寬帶啁啾脈沖的整形。

脈沖壓縮器210，脈沖壓縮器210用于對整形后的寬帶啁啾脈沖進行壓縮，可以得到飛秒激光脈沖。整形后的寬帶啁啾脈沖經過脈沖壓縮器210壓縮后可以得到任意波形的飛秒激光。

請參閱圖4，在其他實施例中，激光脈沖整形裝置100的數量可以是多個(圖中只有兩個)，多個激光脈沖整形裝置100可級聯(lián)使用，經過多次整形之后，得到完美的波形，可以滿足客戶對精度的需求。

綜上所述，本實用新型實施提供了一種激光脈沖整形裝置。激光脈沖整形裝置包括分束器、第一偏振器、第二偏振器、電光晶體、光電探測器以及脈沖電源，飛秒激光展寬形成的寬帶啁啾脈沖經由分束器后分成第一路脈沖信號和第二路脈沖信號，第二路脈沖信號通過光電探測器，光電探測器、脈沖電源以及電光晶體依次電性連接，光電探測器用于檢測到第二路脈沖信號后即發(fā)送電信號給脈沖電源，脈沖電源用于在接收到電信號后施加脈沖電壓給電光晶體；第一路脈沖信號依次通過第一偏振器、電光晶體以及第二偏振器，依據偏振光的干涉原理,以及脈沖電源施加給電光晶體的脈沖電壓的形狀，實現(xiàn)對第一路脈沖信號透射率的調制，從而將寬帶啁啾脈沖整形。不涉及非線性光學效應，光路調整簡單、成本低廉。本實用新型實施例還提供了一種激光脈沖整形系統(tǒng)，激光脈沖整形系統(tǒng)包括多個上述激光脈沖整形裝置以及一個脈沖壓縮器，不涉及非線性光學效應，以實現(xiàn)整形裝置的光路調整簡單、成本低廉的功能得到任意波形的飛秒激光脈沖。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。