專(zhuān)利名稱(chēng)：飛秒激光脈沖位相精密控制技術(shù)及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛秒激光脈沖位相精密控制的技術(shù)及其裝置，特別是基于邁克爾遜干涉儀的飛秒激光脈沖位相精密控制技術(shù)及裝置。屬于超快激光脈沖精密控制的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自激光誕生以來(lái)，相干控制已成為物理學(xué)中最主要、最富有成效的研究領(lǐng)域之一。在眾多的相干控制技術(shù)中，激光脈沖位相控制技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于超短脈沖測(cè)量、超短脈沖合成、量子相干控制化學(xué)反應(yīng)等科技發(fā)展的前沿領(lǐng)域。
比較常用的實(shí)現(xiàn)激光脈沖位相控制的技術(shù)方法是利用色散介質(zhì)改變不同激光波長(zhǎng)的脈沖的相對(duì)位相，但此方法對(duì)于激光脈沖位相的控制精密度不高，進(jìn)一步應(yīng)用于飛秒、亞飛秒乃至阿秒激光脈沖位相的控制比較困難。本發(fā)明則采用具備納米級(jí)精度的壓電陶瓷(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“PZT”)作為控制元件，利用PZT材料的壓電特性，通過(guò)外加驅(qū)動(dòng)信號(hào)的變化來(lái)精密控制超快激光脈沖的位相。
現(xiàn)有的利用PZT進(jìn)行激光脈沖位相精密控制的技術(shù)，大多采用在激光器光源中加載調(diào)制電流信號(hào)的方法進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制，這種方法容易在進(jìn)行信號(hào)調(diào)制的同時(shí)，將調(diào)制電流中包含的干擾信號(hào)也一起引入系統(tǒng)，造成位相控制存在偏差。針對(duì)這一情況，本裝置將調(diào)制信號(hào)通過(guò)電路模塊直接加載到控制元件PZT上，引起PZT長(zhǎng)度的微小變化，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，這樣既減少了引入干擾信號(hào)的通道，同時(shí)又提高了位相控制的精度。同時(shí)，本裝置可以按照需要分別設(shè)定為掃描運(yùn)行模式和鎖相運(yùn)行模式，可以更方便的實(shí)現(xiàn)激光脈沖位相的精密控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)飛秒激光脈沖位相精密控制的技術(shù)。
本發(fā)明的另一目的在于提供實(shí)現(xiàn)這種飛秒激光脈沖位相精密控制技術(shù)的精密控制裝置。
本發(fā)明所述的飛秒激光脈沖位相精密控制裝置主要包括邁克爾遜干涉儀、光電探測(cè)器和伺服電路控制系統(tǒng)。
邁克爾遜干涉儀主要由激光光源、光學(xué)高反鏡、50％分束片及固定了高反鏡的圓管狀PZT組成。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于邁克爾遜干涉儀的一臂的高反鏡背面固定有控制元件PZT上，另一臂由兩個(gè)相互垂直的高反鏡組成。PZT在伺服電路系統(tǒng)輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，發(fā)生長(zhǎng)度伸縮，對(duì)于邁克爾遜干涉儀光路進(jìn)行精密調(diào)節(jié)。
光電探測(cè)器接收干涉儀輸出的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，光電探測(cè)器的輸出端與伺服電路控制系統(tǒng)的信號(hào)解調(diào)模塊的一個(gè)輸入端相連。
伺服電路控制系統(tǒng)是本發(fā)明根據(jù)已有的相關(guān)技術(shù)發(fā)明的一種新系統(tǒng)，主要包括信號(hào)掃描模塊、信號(hào)調(diào)制模塊、信號(hào)解調(diào)模塊、模式切換模塊、復(fù)合放大模塊及電源模塊。
信號(hào)掃描模塊由掃描信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)跟隨器組成。掃描信號(hào)發(fā)生器的輸出端與信號(hào)跟隨器的輸入端相連，信號(hào)掃描模塊的輸出端通過(guò)模式切換模塊與復(fù)合放大模塊的一個(gè)輸入端相連。
信號(hào)調(diào)制模塊由調(diào)制信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)跟隨器組成。調(diào)制信號(hào)發(fā)生器的輸出端與信號(hào)跟隨器的輸入端相連。這一模塊共有兩個(gè)輸出端一個(gè)與信號(hào)解調(diào)模塊中鎖相電路的移相器的輸入端相連；另一個(gè)輸出端與復(fù)合放大模塊的一個(gè)輸入端相連。
信號(hào)解調(diào)模塊由光電接收電路、鎖相電路和積分電路組成。光電接收電路的輸入信號(hào)是光電探測(cè)器輸出的光電信號(hào)，其輸出端與鎖相電路的一個(gè)輸入端相連。鎖相電路的另一個(gè)輸入端與調(diào)制信號(hào)模塊的一個(gè)輸出端相連。其中，光電接收電路由帶通濾波器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“BPF”)和信號(hào)放大器組成。BPF的輸入端與光電探測(cè)器的輸出端相連，BPF的輸出端與信號(hào)放大器的輸入端相連，信號(hào)放大器的輸出信號(hào)端與鎖相電路中乘法器的一個(gè)輸入端相連。鎖相電路由移相器、乘法器和低通濾波器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“LPF”)組成。移相器的輸入端與調(diào)制信號(hào)的一個(gè)輸出端相連。乘法器是整個(gè)鎖相電路的核心部分，乘法器的一個(gè)信號(hào)輸入端與光電接收電路的輸出端相連；另一個(gè)輸入端與移相器的輸出端相連接。乘法器的輸出信號(hào)端與LPF的輸入端相連，LPF的輸出端與積分電路中的前級(jí)信號(hào)跟隨器的輸入端相連接。積分電路由積分器及兩個(gè)信號(hào)跟隨器組成。在積分器的前后級(jí)分別連接信號(hào)跟隨器，前級(jí)信號(hào)跟隨器的輸入端與鎖相電路中的LPF的輸出端連接，后級(jí)信號(hào)跟隨器的輸出信號(hào)為解調(diào)信號(hào)，通過(guò)模式切換裝置與復(fù)合放大器的一個(gè)輸入端連接。
復(fù)合放大模塊是由前級(jí)放大器、后級(jí)高壓放大器和偏置電壓電路組成。復(fù)合放大模塊共有三個(gè)信號(hào)輸入端，其中兩個(gè)輸入端分別與信號(hào)調(diào)制電路的輸出端及偏置電壓電路的輸出端連接。其中，偏置信號(hào)電路產(chǎn)生幅度可調(diào)節(jié)的直流偏置電壓信號(hào)。第三個(gè)信號(hào)輸入端則通過(guò)模式切換模塊與掃描信號(hào)電路的輸出端和解調(diào)信號(hào)電路輸出端相連接。
伺服電路控制系統(tǒng)的電源模塊由兩組雙路輸出的低壓穩(wěn)壓電源電路和一組單路輸出的高壓穩(wěn)壓電源電路提供。
具體來(lái)說(shuō)本發(fā)明提供的激光脈沖位相精密控制技術(shù)包括以下兩個(gè)步驟第一步將運(yùn)行模式切換到掃描運(yùn)行模式，此時(shí)伺服控制系統(tǒng)不對(duì)輸入的光電信號(hào)進(jìn)行處理，產(chǎn)生的信號(hào)為掃描信號(hào)(掃描模塊產(chǎn)生)及調(diào)制信號(hào)(調(diào)制模塊產(chǎn)生)的疊加信號(hào)(在復(fù)合放大模塊內(nèi)進(jìn)行信號(hào)疊加放大)，這個(gè)疊加信號(hào)直接作用在PZT上，調(diào)制信號(hào)的作用是使PZT產(chǎn)生按調(diào)制頻率的，小幅度的長(zhǎng)度伸縮，實(shí)現(xiàn)對(duì)于光路的信號(hào)調(diào)制；而掃描信號(hào)的作用則是是PZT產(chǎn)生按一定頻率的，幅度約一個(gè)激光波長(zhǎng)的長(zhǎng)度伸縮，使PZT在其平衡位置的左右來(lái)回?cái)[動(dòng)，對(duì)干涉儀形成的閉合激光腔的縱膜進(jìn)行掃描。通過(guò)調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀兩臂的高反鏡，對(duì)邁克爾遜干涉儀形成的閉合激光腔進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)干涉儀光路的初步調(diào)節(jié)。
第二步完成干涉儀光路的初步調(diào)節(jié)后，可將伺服系統(tǒng)的運(yùn)行模式調(diào)整到鎖腔模式(通過(guò)切換模塊選擇)。在此運(yùn)行模式下，飼服電路控制系統(tǒng)將對(duì)輸入的光電信號(hào)進(jìn)行處理，而中斷掃描信號(hào)的輸出。系統(tǒng)將輸入光電信號(hào)通過(guò)光電接收電路進(jìn)行帶寬濾波、預(yù)放大等處理后，輸入到鎖相電路中的乘法器中作為其一個(gè)輸入信號(hào)；調(diào)制模塊產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)輸入到解調(diào)模塊的鎖相電路的移相器中，再輸入到乘法器中作為其第二個(gè)輸入信號(hào)，乘法器的輸出信號(hào)進(jìn)入低通濾波器(LPF)進(jìn)行低通濾波，輸出解調(diào)信號(hào)；此時(shí)，復(fù)合放大模塊的三個(gè)輸入端分別輸入調(diào)制信號(hào)、解調(diào)信號(hào)及由偏置電壓發(fā)生器產(chǎn)生的直流偏置電壓。此三信號(hào)經(jīng)過(guò)復(fù)合放大器的兩級(jí)放大疊加后，輸出PZT控制信號(hào)，加載在PZT上對(duì)其進(jìn)行反饋控制。其中，調(diào)制信號(hào)的作用是對(duì)光路進(jìn)行信號(hào)調(diào)制；而控制信號(hào)則是通過(guò)控制PZT的位置變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)激光脈沖位相的精密控制。
本發(fā)明提供的激光脈沖位相精密控制技術(shù)是利用本發(fā)明提供的激光脈沖位相精密控制裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀中的PZT驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度，在一個(gè)激光波長(zhǎng)的范圍內(nèi)對(duì)通過(guò)邁克爾遜干涉儀中兩個(gè)不同光路傳播的激光脈沖之間的光程差進(jìn)行微調(diào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)激光脈沖位相之間的精密控制。


圖1是激光脈沖位相精密控制裝置的整體框架圖；圖2是伺服電路控制系統(tǒng)的原理框架圖；圖3是信號(hào)調(diào)制模塊的原理框架圖；圖4是信號(hào)掃描模塊的原理框架圖；圖5是信號(hào)解調(diào)模塊的原理框架圖；圖6是復(fù)合放大模塊的原理框架圖；圖7是電源模塊的原理框架圖；圖8是示波器測(cè)得的頻率設(shè)定在10KHz，峰峰值幅度為2V的調(diào)制信號(hào)波形圖；圖9是示波器以1∶10比例測(cè)得的頻率設(shè)定為1KHz，峰峰值幅度100V的掃描信號(hào)波形圖；圖10是本裝置以?huà)呙枘Ｊ竭\(yùn)行時(shí)伺服電路系統(tǒng)的輸出波形圖；
圖11是示波器測(cè)得的+5V電源的紋波；圖12是示波器測(cè)得的-5V電源的紋波；圖13是示波器測(cè)得的+18V電源的紋波；圖14是示波器測(cè)得的-18V電源的紋波；圖15是示波器以1∶10比例測(cè)得的+220V電源的紋波。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
本發(fā)明所述的飛秒激光脈沖位相精密控制裝置主要包括邁克爾遜干涉儀光路系統(tǒng)和伺服電路控制系統(tǒng)。
圖1是激光脈沖位相精密控制裝置的整體框架圖。主要組成部分有激光光源11；50％分束片12；兩個(gè)互相垂直的高反鏡組成的干涉儀一臂13；50％分束片14；光電探測(cè)器15；入射角為0度的光學(xué)高反鏡16；圓管狀壓電陶瓷(PZT)17；光電探測(cè)器輸出的光電信號(hào)18；伺服電路控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)19，即加載到PZT上的信號(hào)；伺服電路控制系統(tǒng)20。
圖2是伺服電路控制系統(tǒng)的原理框架圖。主要包括光電探測(cè)器輸出的光電信號(hào)18；伺服電路控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)19；信號(hào)調(diào)制模塊21；信號(hào)解調(diào)模塊22；信號(hào)掃描模塊23；模式切換裝置24；復(fù)合放大模塊25；電源模塊26。
圖3是信號(hào)調(diào)制模塊的原理框架圖。主要包括調(diào)制信號(hào)發(fā)生器31；信號(hào)跟隨器32；信號(hào)放大器33和輸出的信號(hào)34(調(diào)制信號(hào))。
圖4是信號(hào)掃描模塊的原理框架圖。主要包括掃描信號(hào)發(fā)生器41；信號(hào)跟隨器42；信號(hào)放大器43和輸出的信號(hào)44(掃描信號(hào))。
信號(hào)調(diào)制模塊和信號(hào)掃描模塊原理框架圖相似，不同之處在于調(diào)制信號(hào)是頻率、幅度可調(diào)節(jié)的正弦信號(hào)，而腔掃描信號(hào)是頻率、幅度可調(diào)節(jié)的三角波信號(hào)。掃描信號(hào)發(fā)生器41的輸出端與信號(hào)跟隨器42的輸入端相連，信號(hào)掃描模塊的輸出端通過(guò)模式切換裝置24與復(fù)合放大模塊25的一個(gè)輸入端相連。調(diào)制信號(hào)發(fā)生器31的輸出端與信號(hào)跟隨器32的輸入端相連。這一模塊共有兩個(gè)輸出端一個(gè)與信號(hào)解調(diào)模塊中鎖相電路的移相器的輸入端相連；另一個(gè)輸出端與復(fù)合放大模塊的一個(gè)輸入端相連。
圖5是信號(hào)解調(diào)模塊原理框架圖。信號(hào)解調(diào)模塊由光電接收電路51、鎖相電路52和積分電路58組成，右虛框是光電接收電路51，左虛框是鎖相電路52。光電接收電路51的輸入信號(hào)是光電探測(cè)器15得到的光電信號(hào)18，其輸出端與鎖相電路52的一個(gè)輸入端相連。鎖相電路52的另一個(gè)輸入端與調(diào)制信號(hào)模塊21的一個(gè)輸出端相連。其中，光電接收電路51由帶通濾波器53(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“BPF53”)和信號(hào)放大器54組成。BPF53的輸入端與光電探測(cè)器15的輸出端相連，BPF53的輸出端與信號(hào)放大器54的輸出端相連，信號(hào)放大器54的輸出信號(hào)端與鎖相電路52中乘法器56的一個(gè)輸入端相連。鎖相電路52由移相器55、乘法器56和低通濾波器57(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“LPF57”)組成。移相器55的輸入端與調(diào)制信號(hào)34的輸出端相連。乘法器56是整個(gè)鎖相電路52的核心部分，乘法器56的一個(gè)信號(hào)輸入端與光電接收電路51的輸出端相連；另一個(gè)輸入端與移相器55的輸出端相連接。乘法器56的輸出信號(hào)端與LPF57的輸入端相連，LPF57的輸出端與積分電路58中的前級(jí)信號(hào)跟隨器的輸入端相連接。積分電路58由積分器及兩個(gè)信號(hào)跟隨器組成。在積分器的前后級(jí)分別連接信號(hào)跟隨器，前級(jí)信號(hào)跟隨器的輸入端與鎖相電路52中的LPF57的輸出端連接，后級(jí)信號(hào)跟隨器的輸出信號(hào)為解調(diào)信號(hào)59，通過(guò)模式切換裝置24與復(fù)合放大器25的一個(gè)輸入端連接。
圖6是復(fù)合放大模塊原理框架圖。復(fù)合放大模塊是由偏置電壓發(fā)生器61、復(fù)合放大器62(包括前級(jí)放大器及后級(jí)高壓放大器兩個(gè)部分)和輸出的信號(hào)19(直接加載到PZT上的驅(qū)動(dòng)信號(hào))組成。復(fù)合放大模塊共有三個(gè)信號(hào)輸入端，其中兩個(gè)輸入端分別與信號(hào)調(diào)制電路的輸出端(輸出的是34調(diào)制信號(hào))及偏置電壓電路(產(chǎn)生幅度可調(diào)節(jié)的直流偏置電壓信號(hào))的輸出端連接。另一個(gè)信號(hào)輸入端則通過(guò)模式切換模塊與掃描信號(hào)電路的輸出端和解調(diào)信號(hào)電路輸出端相連接。其中，調(diào)制信號(hào)的幅度及頻率都可以依據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。偏置電壓信號(hào)的幅度也可以在3.6-11.2V的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。另一個(gè)信號(hào)輸入端輸入的信號(hào)則通過(guò)模式切換模塊在掃描信號(hào)和解調(diào)信號(hào)之間進(jìn)行選擇切換。復(fù)合放大電路將三個(gè)輸入信號(hào)按不同的增益倍數(shù)進(jìn)行放大和信號(hào)疊加，其中，調(diào)制信號(hào)不進(jìn)行放大，直流電壓信號(hào)、解調(diào)信號(hào)和腔掃描信號(hào)增益倍數(shù)都為10。復(fù)合放大模塊輸出的信號(hào)直接作用在PZT上，控制PZT的長(zhǎng)度伸縮，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光脈沖位相的精密控制。
圖7是電源模塊原理框架圖。包括R型變壓器71；+18V/-18V的雙路電壓信號(hào)72；+15V/-15V的雙路電壓信號(hào)73；+220V的單路電壓信號(hào)74；三組電壓的整流器75、77、79；三組電壓的穩(wěn)壓器76、78、80；輸出的是+5V/-5V雙路直流電壓81；輸出的是+18V/-18V雙路直流電壓82；輸出的是+220V單路直流電壓83。其中+220V的穩(wěn)壓器中，帶過(guò)流保護(hù)電路，以防止因電流過(guò)大而引起電源短路。信號(hào)81輸出的是+5V/-5V雙路直流電壓，測(cè)量到的紋波小于2mV，約0.04％；信號(hào)72輸出的是+18V/-18V雙路直流電壓，測(cè)量到的紋波小于2mV，約0.011％；信號(hào)74輸出+220V的單路直流信號(hào)，測(cè)量到的紋波小于40mV，約0.018％。以上紋波均是在有負(fù)載的情況下測(cè)量到的。在三組輸出電源中，最大的紋波不超過(guò)40mV。本裝置中的控制元件PZT17長(zhǎng)度變化500nm需要驅(qū)動(dòng)電壓幅度變化43V，因此，40mV的電源紋波對(duì)于控制元件PZT17長(zhǎng)度伸縮變化的影響不足0.5nm。在本裝置運(yùn)行的時(shí)候，不到0.5nm的精度偏差基本不會(huì)對(duì)激光脈沖位相控制的精密度與穩(wěn)定性造成干擾，這就有力的保證了本裝置可以很好的實(shí)現(xiàn)激光脈沖位相的精密控制。
實(shí)施例飛秒激光脈沖位相控制技術(shù)激光脈沖由激光光源11產(chǎn)生，進(jìn)入邁克爾遜干涉儀，激光由第一個(gè)50％分束片12分為光強(qiáng)相等的兩束光，一束光沿著由兩個(gè)互相垂直的光學(xué)高反鏡組成的干涉儀的一臂13傳播；另一束光經(jīng)由固定了光學(xué)高反鏡16的PZT17構(gòu)成的干涉儀的另一臂傳播，兩束光在第二個(gè)50％分束片14處合成。合成光由光電探測(cè)器15轉(zhuǎn)換為光電信號(hào)18，作為伺服電路控制系統(tǒng)20的輸入電信號(hào)，輸入電信號(hào)18經(jīng)伺服系統(tǒng)20處理后，輸出信號(hào)19直接作用在PZT17上。利用PZT材料的壓電特性，將控制電信號(hào)的變化轉(zhuǎn)化為PZT17長(zhǎng)度的伸縮變化，從而調(diào)節(jié)干涉儀一臂的高反鏡16的位置，改變干涉儀兩臂之間的光程差，達(dá)到實(shí)現(xiàn)激光脈沖位相控制的目的。其中，光電探測(cè)器的作用是將激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，輸入到伺服電路系統(tǒng)中加以控制；而PZT的作用是將伺服電路系統(tǒng)輸出的控制電信號(hào)轉(zhuǎn)化為干涉儀輸出光信號(hào)的變化。
第一步通過(guò)模式切換模塊24選擇將伺服控制系統(tǒng)20以?huà)呙枘Ｊ竭\(yùn)行，在這個(gè)運(yùn)行模式下，伺服控制系統(tǒng)20將不對(duì)輸入的光電信號(hào)18進(jìn)行處理，而伺服控制系統(tǒng)20輸出的信號(hào)19為掃描信號(hào)(掃描模塊產(chǎn)生)及調(diào)制信號(hào)(調(diào)制模塊產(chǎn)生)的疊加信號(hào)(在復(fù)合放大模塊內(nèi)進(jìn)行信號(hào)疊加放大)。這個(gè)疊加信號(hào)直接作用在PZT17上，調(diào)制信號(hào)的作用是使PZT17產(chǎn)生按調(diào)制頻率的，小幅度的長(zhǎng)度伸縮，實(shí)現(xiàn)對(duì)于光路的信號(hào)調(diào)制；而掃描信號(hào)的作用則是是PZT17產(chǎn)生按一定頻率的，幅度約一個(gè)激光波長(zhǎng)的長(zhǎng)度伸縮，使PZT17在其平衡位置的左右來(lái)回?cái)[動(dòng)，對(duì)干涉儀形成的閉合激光腔進(jìn)行光腔掃描。依照光電探測(cè)器得到的光電信號(hào)在掃描中的變化，可適當(dāng)微調(diào)節(jié)一下干涉儀的光路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)干涉儀光路的精密調(diào)節(jié)。
第二步通過(guò)模式切換模塊24選擇將伺服控制系統(tǒng)20以鎖腔模式運(yùn)行。在此運(yùn)行模式下，伺服電路系統(tǒng)20將對(duì)輸入的光電信號(hào)18進(jìn)行處理，而中斷掃描信號(hào)的輸出。系統(tǒng)將輸入光電信號(hào)18通過(guò)光電接收電路51進(jìn)行帶寬濾波、預(yù)放大等處理后，輸入到鎖相電路52中的乘法器56中作為其一個(gè)輸入信號(hào)；調(diào)制模塊21產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)輸入到解調(diào)模塊22的鎖相電路52的移相器55中，再輸入到乘法器56中作為其第二個(gè)輸入信號(hào)，乘法器56的輸出信號(hào)進(jìn)入低通濾波器57(LPF57)進(jìn)行低通濾波，輸出解調(diào)信號(hào)；此時(shí)，復(fù)合放大模塊25的三個(gè)輸入端分別輸入調(diào)制信號(hào)34、解調(diào)信號(hào)59及由偏置電壓發(fā)生器產(chǎn)生的直流偏置電壓。此三信號(hào)經(jīng)過(guò)復(fù)合放大器25的兩級(jí)放大疊加后，輸出PZT17控制信號(hào)，加載在PZT17上對(duì)其進(jìn)行反饋控制。其中，調(diào)制信號(hào)34的作用是對(duì)光路進(jìn)行信號(hào)調(diào)制；而解調(diào)信號(hào)則是通過(guò)控制PZT17的位置變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)激光脈沖位相的精密控制。控制精度可達(dá)到幾個(gè)納米量級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種飛秒激光脈沖位相精密控制裝置，主要包括邁克爾遜干涉儀、光電探測(cè)器和伺服電路控制系統(tǒng)，其特征在于構(gòu)成邁克爾遜干涉儀的一臂的高反鏡(16)背面固定有圓管狀壓電陶瓷(17)；伺服電路控制系統(tǒng)由信號(hào)掃描模塊、信號(hào)調(diào)制模塊、模式切換模塊、信號(hào)解調(diào)模塊、復(fù)合放大模塊和電源模塊組成；光電探測(cè)器(15)接收干涉儀輸出的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)(18)，光電探測(cè)器的輸出端與伺服電路控制系統(tǒng)的解調(diào)模塊的一個(gè)輸入端相連。
2.一種飛秒激光脈沖位相精密控制技術(shù)，其特征在于包括如下步驟第一步將運(yùn)行模式切換到掃描運(yùn)行模式，對(duì)邁克爾遜干涉儀形成的閉合激光腔進(jìn)行縱膜掃描，通過(guò)調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀兩臂的高反鏡，對(duì)邁克爾遜干涉儀形成的閉合激光腔進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)干涉儀光路的初步調(diào)節(jié)；第二步將運(yùn)行模式切換到鎖相運(yùn)行模式，對(duì)光電探測(cè)器(15)輸出的光電信號(hào)(18)經(jīng)濾波、鎖相、積分、放大處理后，驅(qū)動(dòng)邁克爾遜干涉儀中的控制元件圓管狀壓電陶瓷(17)實(shí)現(xiàn)對(duì)于激光脈沖位相的精密控制。
3.如權(quán)利要求2所述的一種飛秒激光脈沖位相精密控制技術(shù)，其特征在于通過(guò)調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀中的圓管狀壓電陶瓷(17)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度，在一個(gè)激光波長(zhǎng)的范圍內(nèi)對(duì)通過(guò)邁克爾遜干涉儀中兩個(gè)不同光路傳播的激光脈沖之間的光程差進(jìn)行微調(diào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)飛秒激光脈沖位相之間的精密控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于邁克爾遜干涉儀的飛秒激光脈沖位相精密控制技術(shù)及裝置，屬于超快激光脈沖精密控制的技術(shù)領(lǐng)域。飛秒激光脈沖位相精密控制裝置主要包括邁克爾遜干涉儀、光電探測(cè)器和伺服電路控制系統(tǒng)。本發(fā)明提供的激光脈沖位相精密控制技術(shù)是利用本發(fā)明提供的激光脈沖位相精密控制裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀中的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度，在一個(gè)激光波長(zhǎng)的范圍內(nèi)對(duì)通過(guò)邁克爾遜干涉儀中兩束沿不同光路傳播的激光脈沖之間的光程差進(jìn)行微調(diào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)飛秒激光脈沖位相之間的精密控制。
文檔編號(hào)G05D25/00GK1844996SQ20061002630
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者孫真榮, 曹瑛, 楊巖 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)