一種基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超快光學(xué)領(lǐng)域，涉及到一種新型等離子體光柵的產(chǎn)生技術(shù)，可以延長等離子體光柵生存時(shí)間，為遠(yuǎn)程操縱提供新思路。
【背景技術(shù)】
[0002]在超快光學(xué)領(lǐng)域中，兩束相干光束在空間和時(shí)間上重合時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用會對作用區(qū)域的強(qiáng)度分布產(chǎn)生空間調(diào)制。而當(dāng)這種調(diào)制與介質(zhì)發(fā)生相互作用時(shí)，將通過非線性折射率改變的方式傳導(dǎo)給介質(zhì)，在介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生一種動態(tài)的折射率分布。這種動態(tài)折射率的分布以及它對光的傳播所產(chǎn)生的影響類似于傳統(tǒng)的光柵器件，于是它被稱為激光誘導(dǎo)的動態(tài)等離子體光柵，簡稱等離子體光柵。
[0003]等離子體光柵有著豐富的應(yīng)用，比如作為衍射光柵具有高損傷閾值、低成本、易制備的優(yōu)秀性能，利用等離子體光柵進(jìn)行信息的全息儲存，利用等離子體光柵對光子晶體進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)微尺度處理。
[0004]等離子體光柵的存在時(shí)間是研究應(yīng)用者最關(guān)注的問題。等離子體光柵中自由電子與離子的復(fù)合，以及氧氣分子吸附自由電子這兩個(gè)過程導(dǎo)致自由電子濃度快速衰減，從而影響到了其壽命。Durand等人在文獻(xiàn)(Phys.Rev.E 86，036405，2012)中指出，分子氣體中電子離子復(fù)合速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于等離子體的空間擴(kuò)散速率，空氣中的主要成分是氮?dú)夂脱鯕夥肿?，因而研究空氣中等離子體光柵弛豫過程可以忽略等離子體擴(kuò)散造成的影響。
[0005]從原理上來延長等離子體光柵壽命的方法主要有兩種，第一種是降低電子離子復(fù)合幾率，電子離子復(fù)合幾率與電子溫度成反比，通過在等離子體光柵的兩側(cè)放置電極板，兩極間加以高壓靜電場，等離子體通道的自由電子沿著靜電場方向加速獲得動能，溫度提高，從而降低電子與離子復(fù)合幾率。第二種是提高初始電子密度，例如利用短焦距透鏡聚焦飛秒激光形成等離子體光柵以提高初始自由電子密度。
[0006]靜電場高壓方法缺陷在于所加裝置笨重，要在光柵形成處施加高壓，不利于遠(yuǎn)距離等離子體光柵的應(yīng)用。短焦距延長等離子體光柵壽命的方法同樣不利于遠(yuǎn)距離操控。
[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵制備方法，從而獲得生存時(shí)間更久的等離子體光柵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提出了一種基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的制備方法，包括以下步驟:
[0009]步驟I:將線偏振的飛秒激光分成能量相等的第一脈沖和第二脈沖；
[0010]步驟2:所述第一脈沖透過半波片，通過旋轉(zhuǎn)所述半波片的光軸，使所述第一脈沖的偏振方向與水平方向形成第一夾角；
[0011]步驟3:所述第一脈沖透過多階波片，所述多階波片的快軸與水平方向成第二夾角，所述第一脈沖投影到水平和垂直方向的子脈沖之間產(chǎn)生了延時(shí)；
[0012]步驟4:所述第一脈沖透過Berek相位補(bǔ)償片，通過轉(zhuǎn)動所述Berek相位補(bǔ)償片的方向調(diào)節(jié)圈使得所述Berek相位補(bǔ)償片的快軸與水平方向成所述第二夾角，通過轉(zhuǎn)動所述Berek相位補(bǔ)償片的延時(shí)調(diào)節(jié)圈改變兩個(gè)所述子脈沖之間的相位差；
[0013]步驟5:將所述第一脈沖通過聚焦透鏡進(jìn)行聚焦，并與所述第二脈沖以第三夾角進(jìn)行重合，通過調(diào)節(jié)第一脈沖與第二脈沖的相對延時(shí)，在時(shí)間重合處得到等離子體光柵。
[0014]本發(fā)明提出的所述基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的制備方法中，所述第一脈沖的波長范圍在200nm到1600nm之間。
[0015]本發(fā)明提出的所述基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的制備方法中，所述半波片的工作波長范圍在200nm到1600nm之間。
[0016]本發(fā)明提出的所述基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的制備方法中，所述多階波片的工作波長范圍在200nm到1600nm之間。
[0017]本發(fā)明提出的所述基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的制備方法中，所述延時(shí)與所述多階波片的厚度成正相關(guān)。
[0018]本發(fā)明提出的所述基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的制備方法中，所述第一夾角與第二夾角之和為45度，經(jīng)過所述多階波片的第一脈沖的快軸與慢軸成45度。
[0019]本發(fā)明提出的所述基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的制備方法中，所述子脈沖之間的延時(shí)為所述第一脈沖的半高全寬寬度。
[0020]本發(fā)明提出的所述基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的制備方法中，所述Berek相位補(bǔ)償片工作波長范圍在200nm到1600nm之間，在300nm調(diào)節(jié)相位范圍是O到5.8π，在1600nm調(diào)節(jié)相位范圍為O到Ir。
[0021]本發(fā)明提出的所述基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的制備方法中，所述步驟5中利用機(jī)械延時(shí)線調(diào)節(jié)第一脈沖與第二脈沖的相對延時(shí)。
[0022]本發(fā)明的有益效果包括:本發(fā)明制備方法操作簡便，實(shí)用性高，不需要額外的電路設(shè)備(電極板以及高壓電源)，只需要在原有光路中增加少量光學(xué)元件，進(jìn)行脈沖偏振處理，即可獲得等離子體光柵存在時(shí)間延長效果。與短焦距透鏡聚焦飛秒激光形成等離子體光柵方法相比，在長焦距下同樣能提高等離子體光柵存在時(shí)間，為遠(yuǎn)距離飛秒激光操縱提供便利。
【附圖說明】
[0023]圖1是具體實(shí)施例中制備基于脈沖偏振旋轉(zhuǎn)的等離子體光柵的光路示意圖。
[0024]圖2(a)是對激光脈沖進(jìn)行偏振變換的原理示意圖。
[0025]圖2(b)是兩個(gè)子脈沖之間相位差為O時(shí)，子脈沖延時(shí)區(qū)域?yàn)轫槙r(shí)針線偏振旋轉(zhuǎn)的示意圖。
[0026]圖2(c)是兩個(gè)子脈沖之間相位差為時(shí)，子脈沖延時(shí)區(qū)域?yàn)槟鏁r(shí)針線偏振旋轉(zhuǎn)的示意圖。
[0027]圖1中，1-飛秒激光器;2-1:1分束鏡;3、4、5、6、7、9-高反射鏡;8-步進(jìn)電機(jī)；11-半波片；12-多階波片；13-Berek相位補(bǔ)償片；10、14-聚焦透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0028]結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明