專(zhuān)利名稱(chēng)：強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及強(qiáng)激光，特別是一種強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)試系統(tǒng)，能夠精確測(cè)量強(qiáng)度激光脈沖特別是飛秒激光脈沖在傳輸過(guò)程中的截面光強(qiáng)分布變化情況。
背景技術(shù)：
在過(guò)去三十多年，超短激光脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用取得了極大的發(fā)展。超短高強(qiáng)度激光脈沖在空氣中的傳輸成絲現(xiàn)象引起了科研人員的很大興趣，高強(qiáng)度飛秒激光脈沖在空氣中傳輸時(shí)，由于克爾自聚焦的作用，光束橫截面上光強(qiáng)分布向成絲狀態(tài)演化。當(dāng)中心波長(zhǎng)λ0＝800nm的飛秒激光脈沖在空氣中傳輸時(shí)，等離子細(xì)絲通道中的光強(qiáng)最大達(dá)到1014W/cm2。測(cè)量如此高的光強(qiáng)常用的方法有二一是讓光直接打在相紙上，然后根據(jù)燒斑來(lái)粗略判斷光斑的大小，缺點(diǎn)是只能得到定性的判斷，不能得到定量的數(shù)值和光束內(nèi)光強(qiáng)分布的細(xì)節(jié)；二是投影法，用一塊毛玻璃基板讓磨砂面和光束有一定的夾角，然后用透鏡把基板上光束截面光強(qiáng)分布成像到攝象機(jī)的CCD面上，得到光束截面光強(qiáng)的投影圖像，這種方法比第一種有所改進(jìn)，但也只能得到光強(qiáng)的相對(duì)強(qiáng)度的分布圖。參見(jiàn)B.La Fontaine，F(xiàn).Vidal，Z.Jiang C.Y.Chien，D.Comtois，A.Desparois，T.W.Johnson，J.-C.Kieffer，H.Pépin，and H.P.Mercure，“Filamentation of ultrashort pulse laser beams resulting from their propagationover long distances in air”，Physics of Plasmas，Vol 6，No.5，1615～1621(1999).

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了能夠得到高強(qiáng)度飛秒激光脈沖在空氣中傳輸時(shí)不同位置處光束截面上的光強(qiáng)定量分布和細(xì)節(jié)，以研究高強(qiáng)度飛秒激光脈沖在空氣中的克爾自聚焦效應(yīng)和多光子電離產(chǎn)生等離子體細(xì)絲通道對(duì)光束的散焦效應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的演化過(guò)程中的豐富的非線性特性，提供一種強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)試系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)試系統(tǒng)，其特點(diǎn)是該系統(tǒng)沿光束前進(jìn)方向依次有會(huì)聚透鏡、第一劈板、第二劈板、成像透鏡、中性衰減片、二維CCD攝象機(jī)并固定在一滑板上，該滑板放置在一個(gè)精密滑軌上，一計(jì)算機(jī)的輸入端與該二維CCD攝象機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端相接，所述的第一劈板與激光光束的夾角為45°，第二劈板與第一劈板的反射光束的夾角亦為45°。
所述的成像透鏡的焦距f＝10cm，透鏡前后面鍍0°增透膜，該透鏡距離所述的二維CCD攝象機(jī)的CCD面為20cm，CCD面到第一劈板之間的距離為40cm。
所述的會(huì)聚透鏡的前后面都鍍0°增透膜。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、采用劈板可以將激光脈沖的光強(qiáng)降低三個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)劈板可以分開(kāi)它前后表面反射的光束；2、采用4f成像系統(tǒng)可以等大的得到第一劈板前表面處光束截面上光強(qiáng)的分布情況；3、該套測(cè)量系統(tǒng)能夠得到光束截面上的光強(qiáng)定量分布和細(xì)節(jié)。


圖1是本發(fā)明強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意2飛秒激光脈沖在空氣中傳輸?shù)讲煌恢锰幍墓馐孛嫔瞎鈴?qiáng)的分布的細(xì)節(jié)具體實(shí)施方式
圖1是本發(fā)明強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)試系統(tǒng)，包括會(huì)聚透鏡1(φ＝50mm，透鏡前后面鍍800±50nm的0°增透膜，焦距f＝150cm，可為具有各種不同焦距的透鏡)，高強(qiáng)度飛秒激光束2(d＝8.0±0.2mm，τ＝50fs，單脈沖能量0.7mJ，峰值功率14GW)，第一劈板3，第二劈板4(直徑50mm，中心厚度2mm，前后兩個(gè)面的夾角為5°，表面平整度＜λ/10，材料K9玻璃)，成像透鏡5(φ＝30mm，焦距f＝10cm，透鏡前后面鍍800±50nm的0°增透膜)，中性衰減片6(在800±50nm衰減程度基本上相同)，二維CCD攝象機(jī)7(COHU4812-5000/0000)，計(jì)算機(jī)8，滑板9(60cm×30cm，滑板9放置在一個(gè)精密滑軌上，滑軌長(zhǎng)度為150cm)，等離子體細(xì)絲通道10。
高強(qiáng)度飛秒激光束2經(jīng)透鏡1(f＝150cm等各種不同焦距)會(huì)聚，入射到該測(cè)量系統(tǒng)中的第一劈板3上，劈板3前表面的反射的光和入射光夾角90°，經(jīng)過(guò)第二劈板4，同樣前表面的反射的光和入射光夾角90°，入射到成像透鏡5上，再經(jīng)過(guò)不同衰減程度的衰減片6成像到CCD面上，CCD面到劈板3之間的距離為40cm，透鏡5距離CCD面為20cm。本測(cè)試系統(tǒng)的各元件要調(diào)整到同軸等高，以保證當(dāng)滑板9在滑軌上沿光束傳播方向滑動(dòng)時(shí)，透鏡5對(duì)劈板3前表面處光強(qiáng)分布所成的像落在CCD面的中心位置，這樣就可以抓取光束傳播的不同位置處的光強(qiáng)分布情況。
本發(fā)明用于測(cè)量高強(qiáng)度飛秒激光脈沖截面光強(qiáng)分布，飛秒激光經(jīng)過(guò)一個(gè)凸透鏡1(f＝150cm等各種不同焦距)在空氣中會(huì)聚，劈板3的前表面和光束的夾角45°，它的作用是提取光束截面上的光強(qiáng)分布并衰減光強(qiáng)，劈板4進(jìn)一步衰減光強(qiáng)。透鏡5是成像透鏡(f＝10cm)距CCD攝象機(jī)的像面20cm，劈板3上光束中心位置距透鏡5的距離也是20cm。這樣光束截面上的光強(qiáng)分布成像到CCD的像面上，CCD上的光強(qiáng)分布由計(jì)算機(jī)8采集。在這套系統(tǒng)中，劈板3、劈板4、透鏡5、中性衰減片6和CCD攝像機(jī)7固定在一個(gè)導(dǎo)軌上面的滑板9上，導(dǎo)軌的活動(dòng)范圍為1.5米。使用了多塊不同衰減程度的中性衰減片，以使光強(qiáng)落到CCD的線性工作區(qū)。圖2為單脈沖能量為0.7mJ的飛秒激光脈沖在空氣中傳輸?shù)讲煌恢锰?劈板3的前表面距透鏡1中心的距離)的截面上光強(qiáng)的分布情況。
圖2飛秒激光脈沖在空氣中傳輸?shù)讲煌恢锰幍墓馐孛嫔瞎鈴?qiáng)的分布細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)試系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)沿光束前進(jìn)方向依次有會(huì)聚透鏡(1)、劈板(3)、劈板(4)、成像透鏡(5)、中性衰減片(6)、二維CCD攝象機(jī)(7)并固定在一滑板(9)上，該滑板(9)放置在一個(gè)精密滑軌上，一計(jì)算機(jī)(8)的輸入端與該二維CCD攝象機(jī)(7)的數(shù)據(jù)輸出端相接，所述的劈板(3)與激光光束的夾角為45°，劈板(4)與劈板(3)的反射光束的夾角亦為45°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的成像透鏡(5)的焦距f＝10cm，透鏡前后面鍍0°增透膜，該透鏡(5)距離所述的二維CCD攝象機(jī)(7)的CCD面為20cm，CCD面到劈板(3)之間的距離為40cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)試系統(tǒng)，其特征是所述的會(huì)聚透鏡(1)的前后面都鍍0°增透膜。
全文摘要
一種強(qiáng)激光脈沖光強(qiáng)分布測(cè)試系統(tǒng)，其特點(diǎn)是該系統(tǒng)沿光束前進(jìn)方向依次有會(huì)聚透鏡、第一劈板、第二劈板、成像透鏡、中性衰減片、二維CCD攝象機(jī)并固定在一滑板上，該滑板放置在一個(gè)精密滑軌上，一計(jì)算機(jī)的輸入端與該二維CCD攝象機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端相接，所述的第一劈板與激光光束的夾角為45°，第二劈板與第一劈板的反射光束的夾角亦為45°。利用本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)能夠得到光束截面上的光強(qiáng)定量分布和細(xì)節(jié)。
文檔編號(hào)G01J11/00GK1493857SQ0315050
公開(kāi)日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者段作梁, 陳建平, 方宗豹, 王興濤, 李儒新, 林禮煌, 徐至展 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所