大角度相交的超短脈沖時間精密同步的系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于超短脈沖激光技術，尤其涉及一種夾角可調的大角度相交的超短脈沖時間精密同步的系統。
【背景技術】
[0002]超短激光脈沖之間的時間同步是超短脈沖激光技術及其應用中經常遇到的。對于兩束或多束小角度或同軸傳輸的超短脈沖激光同步是比較容易的。常見的方法有:干涉條紋觀測法(例如邁克爾遜干涉儀的雙光束同步)、基于非線性頻率轉換的自相關/互相關法、光譜干涉法、激光誘導等離子體干涉以及激光誘導熒光干涉等方法。前兩種方法同步精度較高，可以達到飛秒量級。而后三種方法的精度一般只能到亞皮秒或皮秒量級。然而，在一些飛秒激光技術及其應用場合，往往需要同步的飛秒激光束是大角度(大于25°甚至45° )相交的，而且同步精度需為飛秒量級，例如多光束飛秒層析成像等。在這種場合以上方法就不適用了。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種在調整脈沖間夾角關系的同時而不改變脈沖間相對時間延遲的超短脈沖時間精密同步系統，旨在解決現有技術無法實現需要同步的飛秒激光束是大角度相交的，而且同步精度需為飛秒量級的問題。
[0004]本發(fā)明是這樣實現的，一種大角度相交的超短脈沖時間精密同步的系統，包括:分束器、反射鏡、第一反射鏡組、第二反射鏡組及聚焦光學元件；
[0005]所述分束器，用于將入射脈沖分為反射子脈沖和透射子脈沖；
[0006]所述透射子脈沖經反射鏡反射后入射至第一反射鏡組的一個反射面，經該反射面反射后入射所述聚焦光學元件聚焦透鏡聚焦；
[0007]所述反射子脈沖經第一反射鏡組的另一反射面反射后，經過第二反射鏡組折返后與所述透射子脈沖平行入射所述聚焦光學元件聚焦。
[0008]進一步地，所述第一反射鏡組包括兩相互垂直放置的反射鏡。
[0009]進一步地，所述第一反射鏡組包括兩直角邊所在平面鍍45度高反膜的等腰直角棱鏡。
[0010]進一步地，所述第二反射鏡組包括兩相互垂直放置的反射鏡。
[0011]進一步地，所述反射鏡為45°入射反射鏡。
[0012]進一步地，所述第一反射鏡組的移動方向與入射至該反射鏡組的入射光的入射方向平行。
[0013]進一步地，所述第二反射鏡組的移動方向與入射至該反射鏡組的入射光的入射方向平行。
[0014]進一步地，所述聚焦光學元件包括聚焦透鏡。
[0015]進一步地，所述聚焦光學元件包括凹面反射鏡。
[0016]本發(fā)明與現有技術相比，有益效果在于:提供了一種在調整脈沖間夾角關系的同時而不改變脈沖間的相對時間延遲的超短脈沖時間精密同步系統，方便超短脈沖同步光束間的夾角調節(jié)，從而拓寬超短激光脈沖的應用范圍。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種夾角可調的大角度相交的超短脈沖時間精密同步系統的結構示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種夾角可調的大角度相交的超短脈沖時間精密同步系統的結構示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明實施例三提供的一種夾角可調的大角度相交的超短脈沖時間精密同步系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]本發(fā)明主要利用兩組由相互垂直放置的兩平面反射鏡組成的鏡組來實現。其核心思想是設計適當的光學調節(jié)裝置，該裝置先通過調節(jié)光學延時線，利用非線性和頻/差頻檢測實現兩小角度相交的超短脈沖光束精確時間同步。然后再通過另一光學延時線，調節(jié)(增大)該兩光束的交角，但不改變兩光束之間的相對延遲。由此推廣，將該思想應用于實現大交角四光束間的精確時間同步。
[0022]圖1本發(fā)明提供的第一實施例，包括:分束器BS、反射鏡M、第一反射鏡組MGl、第二反射鏡組MG2及聚焦透鏡Lens ；
[0023]入射脈沖被一分束器BS分為反射子脈沖和透射子脈沖兩束。所述透射子脈沖被45°反射鏡組(M)反射后入射到第一反射鏡組MGl的一個反射面后經聚焦透鏡Lens聚焦。所述反射子脈沖則被第一反射鏡組MGl的另一個反射面反射后，通過第二反射鏡組MG2折返180°后與所述透射子脈沖一起平行入射至聚焦透鏡Lens。兩光束將以一交角在聚焦透鏡Lens的焦距處相交。在交點處放置一非線性晶體NC用于產生頻率轉換信號。本實施例中的第一反射鏡組MGl和第二反射鏡組MG2均由兩相互垂直放置的反射鏡組成，且分別置于一精密線性平移臺上。經第一反射鏡組MGl后的出射光垂直于入射光，而經第二反射鏡組MG2后的出射光平行于入射光。兩精密平移臺的移動方向與入射光傳輸方向平行。本實施例中的第二反射鏡組MG2用于調整所述反射子脈沖和所述透射子脈沖在相交點處時間精密同步。在調整完脈沖時間同步后，移動第一反射鏡組MGl可方便地對稱改變入射至透鏡Lens前兩子脈沖的間距，從而改變兩子脈沖的夾角，達到改變兩子脈沖夾角而不改變兩子脈沖的時間同步的目的。而在第一反射鏡組MGl移動過程中兩子脈沖間相對時間延遲不變。
[0024]在圖2所示，用兩直角邊所在平面鍍45度高反膜的等腰直角棱鏡PR取代圖1中的第一反射鏡組MG1，能達到同樣的效果。
[0025]圖3為本發(fā)明提供的第三實施例:
[0026]在本實施例中，先將光束BI和B4小角度實現同步(兩束光沿聚焦透鏡Lens中心軸對稱入射透鏡Lens)，然后平移棱鏡反射鏡PR3使得這兩光束對稱平移遠離透鏡中心軸而不會破壞同步。同理利用棱鏡反射鏡PR2完成光束B2和B3之間的同步。利用棱鏡反射鏡PR2讓BI和B2、B3和B4充分接近，移動DLl可保證它們同步。按圖3移動DL2可輔助調節(jié)光束BI和B4間的間隔。為消除色散效應，透鏡Lens可用大口徑的90°離軸拋物面或凹球面反射鏡鏡代替。本實施例可保證十飛秒的時間同步精度。
[0027]在上述實施例中，聚焦透鏡也可由凹面反射鏡等其它反射式聚焦光學元件代替。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種大角度相交的超短脈沖時間精密同步的系統，其特征在于，包括:分束器、反射鏡、第一反射鏡組、第二反射鏡組及聚焦光學元件； 所述分束器，用于將入射脈沖分為反射子脈沖和透射子脈沖； 所述透射子脈沖經反射鏡反射后入射至第一反射鏡組的一個反射面，經該反射面反射后入射所述聚焦光學元件聚焦； 所述反射子脈沖經第一反射鏡組的另一反射面反射后，經過第二反射鏡組折返后與所述透射子脈沖平行入射所述聚焦光學元件聚焦。2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述第一反射鏡組包括兩相互垂直放置的反射鏡。3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述第一反射鏡組包括兩直角邊所在平面鍍45度高反膜的等腰直角棱鏡。4.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述第二反射鏡組包括兩相互垂直放置的45°反射鏡。5.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述第一反射鏡組的移動方向與入射至該反射鏡組的入射光的入射方向平行。6.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述第二反射鏡組的移動方向與入射至該反射鏡組的入射光的入射方向平行。7.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述聚焦光學元件包括聚焦透鏡。8.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述聚焦光學元件包括凹面反射鏡。
【專利摘要】本發(fā)明適用于超短脈沖激光技術，提供了一種大角度相交的超短脈沖時間精密同步的系統，包括：分束器、反射鏡、第一反射鏡組、第二反射鏡組及聚焦透鏡；所述分束器，用于將入射脈沖分為反射子脈沖和透射子脈沖；所述透射子脈沖經反射鏡反射后入射至第一反射鏡組的一個反射面，經該反射面反射后入射所述聚焦透鏡聚焦；所述反射子脈沖經第一反射鏡組的另一反射面反射后，經過第二反射鏡組折返后與所述透射子脈沖平行入射所述聚焦透鏡。本發(fā)明提供一種在調整脈沖間夾角關系的同時而不改變脈沖間的相對時間延遲的超短脈沖時間同步系統，方便超短脈沖同步光束間的夾角調節(jié)，從而拓寬超短激光脈沖的應用范圍。
【IPC分類】H01S3/10
【公開號】CN105186278
【申請?zhí)枴緾N201510591336
【發(fā)明人】徐世祥, 鄭水欽, 蔡懿, 曾選科, 朱天龍
【申請人】深圳大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月16日