專利名稱:激光飛秒探針裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及超快過程的探測(cè),特別是一種激光飛秒探針光裝置。
背景技術(shù):
隨著激光的啁啾脈沖放大技術(shù)的發(fā)展,臺(tái)式激光器的輸出峰值功率獲得極大提 高,達(dá)到拍瓦(1015W)量級(jí),聚焦功率密度可達(dá)到1022W/cm2,激光與物質(zhì)相互作 用產(chǎn)生了許多新現(xiàn)象,深入了解其作用過程對(duì)理解這些新現(xiàn)象起到至關(guān)重要的作用。
發(fā)明內(nèi)容
為了對(duì)激光與物質(zhì)相互作用的超快過程進(jìn)行探測(cè),提供一種激光飛秒探針光裝 置。該裝置產(chǎn)生的探針光與主激光同步,脈寬可以達(dá)到飛秒量級(jí),具有結(jié)構(gòu)簡單和 操作方便的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種激光飛秒探針裝置,特點(diǎn)是其構(gòu)成包括在主光路設(shè)置一分束片,該分束 片將入射的激光束分成透射的探針光束和反射的主光束,沿探針光束設(shè)置共焦的第 一凸透鏡、小孔光闌、第二凸透鏡、倍頻晶體、直角反射鏡和反射鏡,所述的第一 凸透鏡和第二凸透鏡共焦,其焦距比為5:1,所述的小孔光闌位于所述的第一凸透鏡
和第二凸透鏡的公共焦點(diǎn)上,所述的直角反射器由兩個(gè)互成90。的反射鏡構(gòu)成,并固
定在一個(gè)移動(dòng)軸平行于入射光束的一維平移臺(tái)上,所述的反射鏡具有對(duì)基頻激光高 透對(duì)倍頻探針光高反的膜層。
所述的分束片為兩面鍍介質(zhì)膜,前表面介質(zhì)膜對(duì)激光的反射率為卯%,后表面
對(duì)激光的透過率為99.7%。
所述的第一凸透鏡和第二凸透鏡共焦點(diǎn),焦點(diǎn)位于兩鏡之間,能對(duì)光束直徑進(jìn) 行縮小而出射的光束仍為平行光,兩透鏡都是雙面鍍對(duì)主激光的高透射膜。
所述的倍頻晶體為LBO晶體,晶體按照匹配角切割。
所述的直角反射器由兩個(gè)互成90。的反射鏡構(gòu)成,兩鏡都鍍有對(duì)倍頻光反射率為 99%的膜層。
所述的反射鏡鍍有對(duì)倍頻光反射率大于95 % ,而對(duì)基頻光透過率大于99%的膜層。
本發(fā)明的特點(diǎn)是
1、用于超強(qiáng)超快激光領(lǐng)域,本方法能獲得飛秒量級(jí)的探針光,能探測(cè)物質(zhì)被激
光電離的演化過程。
2、 使用空間濾波器能濾去光束空間頻率的高頻成分,改善探針光質(zhì)量。
3、 使用倍頻激光作為探針光,可以避免在使用時(shí)探針光受主光路激光的干擾 (產(chǎn)生干涉)。
4、 與其他使用基頻探針光的方法相比,由于倍頻探針光對(duì)物質(zhì)被激光電離產(chǎn) 生的等離子體有更大的穿透深度,本方法可探測(cè)到更多等離子體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖1本發(fā)明激光飛秒探針光裝置的光路圖。
圖2是本發(fā)明激光飛秒探針光裝置在實(shí)際激光打靶中的一個(gè)應(yīng)用例子。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明,但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
'先請(qǐng)參閱圖1,圖1本發(fā)明激光飛秒探針光裝置的光路圖。由圖可見,本發(fā)明
激光飛秒探針裝置的構(gòu)成包括在主光路設(shè)置分束片1,該分束片1將激光束分成
透射的探針光束和反射的主光束,沿探針光束設(shè)置共焦的第一凸透鏡2、小孔光闌3、 第二凸透鏡4、倍頻晶體5、直角反射鏡6和反射鏡7,所述的第一凸透鏡2和第二 凸透鏡4共焦,所述的小孔光闌3位于所述的第一凸透鏡2和第二凸透鏡4的公共 焦點(diǎn),所述的直角反射器6由兩個(gè)互成90。的反射鏡構(gòu)成,并固定在一個(gè)移動(dòng)軸平行 于入射光束的一維平移臺(tái)上,所述的反射鏡7具有對(duì)基頻激光高透對(duì)倍頻探針光高 反的膜層。所述的分束片1為兩面鍍介質(zhì)膜,前表面介質(zhì)膜對(duì)激光的反射率為90%, 后表面對(duì)激光的透過率為99.7%。所述的第一凸透鏡2和第二凸透鏡4共焦點(diǎn),焦 點(diǎn)位于兩鏡之間,其焦距比為5:1,能對(duì)光束直徑進(jìn)行縮小而出射的光束仍為平行光, 兩透鏡都是雙面鍍對(duì)主激光的高透射膜。所述的倍頻晶體5為LBO晶體,晶體按照 匹配角切割。所述的直角反射器6由兩個(gè)互成90。的反射鏡構(gòu)成,兩鏡都鍍有對(duì)倍頻 光反射率為99%的膜層。所述的反射鏡7鍍有對(duì)倍頻光反射率大于95%,而對(duì)基頻 光透過率大于99%的膜層。
分束片1將激光A分成探針光束B和主光束C;反望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)的凸透鏡2和凸 透鏡4對(duì)探針光束B進(jìn)行縮束,縮束比為5: 1,提高光束的亮度,使倍頻時(shí)有更高 的效率;兩透鏡的共同焦點(diǎn)上放置有直徑為15微米的小孔光闌3,能對(duì)光束進(jìn)行空 間濾波,提高光束質(zhì)量;然后由倍頻晶體5對(duì)光進(jìn)行倍頻;利用直角反射鏡6調(diào)節(jié) 倍頻光與主光路C的延遲時(shí)間,直角反射鏡6固定在一個(gè)一維平移臺(tái)上,要求平移 臺(tái)移動(dòng)軸與進(jìn)入的光束相平行,保證調(diào)節(jié)光路延時(shí)時(shí),出射光斑不移動(dòng);反射鏡7
鍍有對(duì)倍頻光高反射而對(duì)基頻光高透射的膜層,能濾去探針光中的基頻成分。
再參見圖2,圖2是本發(fā)明激光飛秒探針光裝置在實(shí)際激光打靶中的一個(gè)應(yīng)用 例子。光束A為飛秒激光系統(tǒng)的輸出光束,分束片1將激光A分成主光束C和探針 光束B,光束B由共焦的第一凸透鏡2和第二凸透鏡4進(jìn)行縮束,兩透鏡的焦點(diǎn)上 放置有小孔光闌3,然后由倍頻晶體5對(duì)光進(jìn)行倍頻,倍頻光經(jīng)過直角反射鏡6,最 后用反射鏡7濾去基頻激光成分,得到倍頻探針光束D。
主光束C經(jīng)過三個(gè)反射鏡8、 9、 10之后由凸透鏡11進(jìn)行聚焦,與固體靶12 相互作用。固體靶12為長方體狀玻璃塊,靶面及四個(gè)側(cè)面拋光。探針光D從靶側(cè) 面透過,通過調(diào)節(jié)直角反射器6使打靶主光路和探針光路同步。靶被電離產(chǎn)生的等 離子體會(huì)吸收探測(cè)激光,在探針光斑上形成陰影,陰影最終被凸透鏡13成像在CCD 15上,14是反射鏡。
權(quán)利要求
1、一種激光飛秒探針裝置,特征在于其構(gòu)成包括在主光路設(shè)置分束片(1),該分束片(1)將激光束A分成透射的探針光束和反射的主光束,沿探針光束設(shè)置共焦的第一凸透鏡(2)、小孔光闌(3)、第二凸透鏡(4)、倍頻晶體(5)、直角反射鏡(6)和反射鏡(7),所述的第一凸透鏡(2)和第二凸透鏡(4)共焦,其焦距比為5:1,所述的小孔光闌(3)位于所述的第一凸透鏡(2)和第二凸透鏡(4)的公共焦點(diǎn),所述的直角反射器(6)由兩個(gè)互成90°的反射鏡構(gòu)成,并固定在一個(gè)移動(dòng)軸平行于入射光束的一維平移臺(tái)上,所述的反射鏡(7)具有對(duì)基頻激光高透對(duì)倍頻探針光高反的膜層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生高質(zhì)量飛秒探針光的裝置,其特征在于所述的分 束片(1)為兩面鍍介質(zhì)膜,前表面介質(zhì)膜對(duì)激光的反射率為90%,后表面對(duì)激光 的透過率為99.7%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光飛秒探針裝置,其特征在于所述的第一凸透鏡(2) 和第二凸透鏡(4)共焦點(diǎn),焦點(diǎn)位于兩鏡之間,能對(duì)光束直徑進(jìn)行縮小而出射的光 束仍為平行光,兩透鏡都是雙面鍍對(duì)主激光的高透射膜。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光飛秒探針裝置,其特征在于所述的倍頻晶體(5) 為LBO晶體,晶體按照匹配角切割。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光飛秒探針裝置,其特征在于所述的直角反射器(6) 由兩個(gè)互成90。的反射鏡構(gòu)成,兩鏡都鍍有對(duì)倍頻光反射率為99%的膜層。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光飛秒探針裝置,其特征在于所述的反射鏡(7) 鍍有對(duì)倍頻光反射率大于95%,而對(duì)基頻光透過率大于99%的膜層。
全文摘要
一種激光飛秒探針裝置,其構(gòu)成包括在主光路設(shè)置一分束片,該分束片將入射的激光束分成透射的探針光束和反射的主光束,沿探針光束設(shè)置共焦的第一凸透鏡、小孔光闌、第二凸透鏡、倍頻晶體、直角反射鏡和反射鏡,所述的第一凸透鏡和第二凸透鏡共焦,其焦距比為5∶1,所述的小孔光闌位于所述的第一凸透鏡和第二凸透鏡的公共焦點(diǎn)上,所述的直角反射器由兩個(gè)互成90°的反射鏡構(gòu)成,并固定在一個(gè)移動(dòng)軸平行于入射光束的一維平移臺(tái)上,所述的反射鏡具有對(duì)基頻激光高透對(duì)倍頻探針光高反的膜層。本發(fā)明具有調(diào)節(jié)簡單,輸出光質(zhì)量高,能避免和主激光相互干擾的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02F1/35GK101363798SQ20081004099
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者麗 劉, 劉建勝, 盧海洋, 夏長權(quán), 王文濤, 懿 蔡, 璞 鄒 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所