專利名稱：強激光脈沖光強分布測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及強激光，特別是一種強激光脈沖光強分布測試系統(tǒng)，能夠精確測量強度激光脈沖特別是飛秒激光脈沖在傳輸過程中的截面光強分布變化情況。
背景技術(shù)：
在過去三十多年，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，高強度飛秒激光脈沖在空氣中傳輸時，由于克爾自聚焦的作用，光束橫截面上光強分布向成絲狀態(tài)演化。當(dāng)中心波長λ0＝800nm的飛秒激光脈沖在空氣中傳輸時，等離子細絲通道中的光強最大達到1014W/cm2。測量如此高的光強常用的方法有二一是讓光直接打在相紙上，然后根據(jù)燒斑來粗略判斷光斑的大小，缺點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)光強分布的細節(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分布成像到攝象機的電荷耦合裝置面上，得到光束截面光強的投影圖像，這種方法比第一種有所改進，但也只能得到光強的相對強度的分布圖。參見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 theirpropagation over long distances in air”，Physics of Plasmas，Vol 6，No.5，1615~1621(1999).

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為了能夠得到高強度飛秒激光脈沖在空氣中傳輸時不同位置處光束截面上的光強定量分布和細節(jié)，以研究高強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)生等離子體細絲通道對光束的散焦效應(yīng)達到動態(tài)平衡的演化過程中的豐富的非線性特性，提供一種強激光脈沖光強分布測試系統(tǒng)。
本實用新型的技術(shù)解決方案是一種強激光脈沖光強分布測試系統(tǒng)，其特點是該系統(tǒng)沿光束前進方向依次有會聚透鏡、第一劈板、第二劈板、成像透鏡、中性衰減片、二維電荷耦合裝置攝象機并固定在一滑板上，該滑板放置在一個精密滑軌上，一計算機的輸入端與該二維電荷耦合裝置攝象機的數(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電荷耦合裝置攝象機的電荷耦合裝置面為20cm，電荷耦合裝置面到第一劈板之間的距離為40cm。
所述的會聚透鏡的前后面都鍍0°增透膜。
本實用新型的優(yōu)點是1、采用劈板可以將激光脈沖的光強降低三個數(shù)量級，同時劈板可以分開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的分布情況；3、該套測量系統(tǒng)能夠得到光束截面上的光強定量分布和細節(jié)。


圖1是本實用新型強激光脈沖光強分布測量系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖圖2飛秒激光脈沖在空氣中傳輸?shù)讲煌恢锰幍墓馐孛嫔瞎鈴姷姆植嫉募毠?jié)具體實施方式
圖1是本實用新型強激光脈沖光強分布測量系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本實用新型強激光脈沖光強分布測試系統(tǒng)，包括會聚透鏡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)，二維電荷耦合裝置攝象機7(COHU4812-5000/0000)，計算機8，滑板9(60cm×30cm，滑板9放置在一個精密滑軌上，滑軌長度為150cm)，等離子體細絲通道10。
高強度飛秒激光束2經(jīng)透鏡1(f＝150cm等各種不同焦距)會聚，入射到該測量系統(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)過不同衰減程度的衰減片6成像到電荷耦合裝置面上，電荷耦合裝置面到劈板3之間的距離為40cm，透鏡5距離電荷耦合裝置面為20cm。本測試系統(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時，透鏡5對劈板3前表面處光強分布所成的像落在電荷耦合裝置面的中心位置，這樣就可以抓取光束傳播的不同位置處的光強分布情況。
本實用新型用于測量高強度飛秒激光脈沖截面光強分布，飛秒激光經(jīng)過一個凸透鏡1(f＝150cm等各種不同焦距)在空氣中會聚，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分布并衰減光強，劈板4進一步衰減光強。透鏡5是成像透鏡(f＝10cm)距電荷耦合裝置攝象機的像面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分布成像到電荷耦合裝置的像面上，電荷耦合裝置上的光強分布由計算機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和電荷耦合裝置攝像機7固定在一個導(dǎo)軌上面的滑板9上，導(dǎo)軌的活動范圍為1.5米。使用了多塊不同衰減程度的中性衰減片，以使光強落到電荷耦合裝置的線性工作區(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孛嫔瞎鈴姷姆植技毠?jié)。
權(quán)利要求1.一種強激光脈沖光強分布測試系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)沿光束前進方向依次有會聚透鏡(1)、劈板(3)、劈板(4)、成像透鏡(5)、中性衰減片(6)、二維電荷耦合裝置攝象機(7)并固定在一滑板(9)上，該滑板(9)放置在一個精密滑軌上，一計算機(8)的輸入端與該二維電荷耦合裝置攝象機(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所述的強激光脈沖光強分布測試系統(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)距離所述的二維電荷耦合裝置攝象機(7)的電荷耦合裝置面為20cm，電荷耦合裝置面到劈板(3)之間的距離為40cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強激光脈沖光強分布測試系統(tǒng)，其特征是所述的會聚透鏡(1)的前后面都鍍0°增透膜。
專利摘要一種強激光脈沖光強分布測試系統(tǒng)，其特點是該系統(tǒng)沿光束前進方向依次有會聚透鏡、第一劈板、第二劈板、成像透鏡、中性衰減片、二維電荷耦合裝置攝象機并固定在一滑板上，該滑板放置在一個精密滑軌上，一計算機的輸入端與該二維電荷耦合裝置攝象機的數(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°。利用本實用新型測量系統(tǒng)能夠得到光束截面上的光強定量分布和細節(jié)。
文檔編號G01J11/00GK2674419SQ0320996
公開日2005年1月26日 申請日期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 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所