專利名稱：線偏振啁啾超短激光脈沖的產(chǎn)生技術(shù)和補償技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超快光學(xué)技術(shù)和非線性光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種線偏振啁啾超 短激光脈沖的產(chǎn)生技術(shù)和補償技術(shù)。
背景技術(shù)：
超短(飛秒)激光脈沖產(chǎn)生于上世紀(jì)八十年代末。它的超高時間分辨特性同時 意味著它的寬光譜特性。啁啾脈沖放大技術(shù)充分利用它的寬光譜特性將超短脈沖的脈沖 功率推向了拍瓦(IO15W)高度。寬帶光譜特性使得人們可方便地利用各種光學(xué)色散元件 (如棱鏡或光柵)對光脈沖進行時間整形。高時間分辨率、豐富的光譜成分和超高的脈沖 功率使得超短脈沖激光在強場物理、超快成像、超精密加工和超快光通信等方面得到廣 泛應(yīng)用。然而，超短激光脈沖的寬帶特性也給許多應(yīng)用場合帶來了不便，比如非線性頻 率轉(zhuǎn)換過程中的寬帶相位匹配問題等。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種線偏振啁啾超短激光脈沖的產(chǎn)生技術(shù)，即使激光脈沖內(nèi)不同光 譜分量具有不同的線偏振方向。同時也給出了相應(yīng)的補償技術(shù)，即使得激光脈沖內(nèi)具有 不同的線偏振方向不同光譜分量重新具有同一的線偏振方向。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，包括飛秒激光器和旋光介質(zhì)，飛秒激 光器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖經(jīng)過旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光脈沖。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其中，所述旋光介質(zhì)是自然旋光介 質(zhì)或磁致旋光介質(zhì)。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其中，所述旋光介質(zhì)是自然旋光介 質(zhì)和磁致旋光介質(zhì)的組合。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其中，所述磁致旋光介質(zhì)是外加磁 場的磁致旋光晶體。一種線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生方法，采用旋光介質(zhì)使飛秒激光器產(chǎn)生的線 偏振超短激光脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光脈沖。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生方法， 質(zhì)或磁致旋光介質(zhì)。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生方法， 質(zhì)和磁致旋光介質(zhì)的組合。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生方法， 場的磁致旋光晶體。一種線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置，包括飛秒激光器、第一旋光介質(zhì)、第 二旋光介質(zhì)，飛秒激光器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖經(jīng)過第一旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振
其中，所述旋光介質(zhì)是自然旋光介 其中，所述旋光介質(zhì)是自然旋光介 其中，所述磁致旋光介質(zhì)是外加磁啁啾超短激光脈沖，線偏振啁啾超短激光脈沖經(jīng)過第二旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振超短激 光脈沖。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置，其中，第一旋光介質(zhì)和第二旋光介 質(zhì)是兩個旋向相反且厚度相同的同類自然旋光介質(zhì)的異構(gòu)體。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置，其中，第一旋光介質(zhì)和第二旋光介 質(zhì)是兩個型號相同且外加磁場方向相反的磁致旋光介質(zhì)。一種線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置，包括飛秒激光器、旋光介質(zhì)、反射 鏡，飛秒激光器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖經(jīng)過旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光 脈沖，線偏振啁啾超短激光脈沖經(jīng)過反射鏡反射后再次進入旋光介質(zhì)，經(jīng)過旋光介質(zhì)后 轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振超短激光脈沖。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置，其中，所述旋光介質(zhì)是自然旋光介 質(zhì)。一種線偏振啁啾超短激光脈沖補償方法，采用第一旋光介質(zhì)使飛秒激光器產(chǎn)生 的線偏振超短激光脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光脈沖，采用第二旋光介質(zhì)使線偏振啁 啾超短激光脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振超短激光脈沖。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償方法，其中，第一旋光介質(zhì)和第二旋光介 質(zhì)是兩個旋向相反且厚度相同的同類自然旋光介質(zhì)的異構(gòu)體。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償方法，其中，第一旋光介質(zhì)和第二旋光介 質(zhì)是兩個型號相同且外加磁場方向相反的磁致旋光介質(zhì)。一種線偏振啁啾超短激光脈沖補償方法，采用旋光介質(zhì)使飛秒激光器產(chǎn)生的線 偏振超短激光脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光脈沖，采用反射鏡將線偏振啁啾超短激光 脈沖反射回旋光介質(zhì)，線偏振啁啾超短激光脈沖再次經(jīng)過旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振超短 激光脈沖。所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償方法，其中，所述旋光介質(zhì)是自然旋光介 質(zhì)。本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明線偏振啁啾超短激光脈沖的產(chǎn)生技術(shù)和補償技術(shù)可有效地改善超短激光 脈沖在非線性頻率轉(zhuǎn)換過程中的寬帶相位匹配效果，從而提高轉(zhuǎn)換效率和帶寬，還可用 于超短脈沖時間域整形。

圖1是本發(fā)明線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置第一實施方式的示意圖；圖2是本發(fā)明線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置第二實施方式的示意圖；圖3為光波通過4.5mm厚的右旋石英旋光晶體后其偏振面轉(zhuǎn)過角度和波長的關(guān) 系曲線圖；圖4為光波通過9.59mm厚的ZF6磁光玻璃后其偏振面轉(zhuǎn)過的角度和波長的關(guān)系 曲線圖；圖5是本發(fā)明線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置第一實施方式的示意圖；圖6是本發(fā)明線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置第二實施方式的示意圖7是本發(fā)明線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置第三實施方式的示意圖。
具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實例 對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。圖1是本發(fā)明線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置第一實施方式的示意圖。第一 實施方式的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置包括飛秒激光器和石英旋光晶體。由圖可見，飛秒激光器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖的各個光譜分量振動方向是 一致的。所述線偏振超短激光脈沖通過一切割方向垂直于光軸方向的石英旋光晶體后轉(zhuǎn) 變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光脈沖。所述線偏振超短激光脈沖通過石英旋光晶體后，其線偏振特性不變，但其偏振 面發(fā)生偏轉(zhuǎn)。其偏轉(zhuǎn)的角度α可用下式表示α = nL (1)上式中η、L分別為旋光系數(shù)和光通過的石英旋光晶體的厚度。這里參數(shù)η有 個非常重要的特性就是它的大小與光波長有關(guān)，即旋光色散特性。由于旋光色散特性， 使得所述線偏振超短激光脈沖的不同光譜分量具有不同的線偏振方向。進一步地，為了便于理解，特舉例如下假設(shè)輸出脈沖寬度為50fs，中心波長 為800nm，則相應(yīng)的譜寬約為20nm。此時該脈沖是線偏振的，而且脈沖的各個光譜分量 振動方向是一致的。讓該脈沖通過一切割方向垂直于光軸的石英旋光晶體，其旋光的波 長相關(guān)性可用式(2)表示
權(quán)利要求
1.一種線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于包括飛秒激光器和旋光介 質(zhì)，飛秒激光器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖經(jīng)過旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光 脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于所述旋 光介質(zhì)是自然旋光介質(zhì)或磁致旋光介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于所述旋 光介質(zhì)是自然旋光介質(zhì)和磁致旋光介質(zhì)的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于所述 磁致旋光介質(zhì)是外加磁場的磁致旋光晶體。
5.一種線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生方法，其特征在于采用旋光介質(zhì)使飛秒激光 器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光脈沖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生方法，其特征在于所述旋 光介質(zhì)是自然旋光介質(zhì)或磁致旋光介質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生方法，其特征在于所述旋 光介質(zhì)是自然旋光介質(zhì)和磁致旋光介質(zhì)的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生方法，其特征在于所述 磁致旋光介質(zhì)是外加磁場的磁致旋光晶體。
9.一種線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置，其特征在于包括飛秒激光器、第一旋 光介質(zhì)、第二旋光介質(zhì)，飛秒激光器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖經(jīng)過第一旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn) 變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光脈沖，線偏振啁啾超短激光脈沖經(jīng)過第二旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€ 偏振超短激光脈沖。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置，其特征在于第一旋 光介質(zhì)和第二旋光介質(zhì)是兩個旋向相反且厚度相同的同類自然旋光介質(zhì)的異構(gòu)體。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置，其特征在于第一旋 光介質(zhì)和第二旋光介質(zhì)是兩個型號相同且外加磁場方向相反的磁致旋光介質(zhì)。
12.一種線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置，其特征在于包括飛秒激光器、旋光介 質(zhì)、反射鏡，飛秒激光器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖經(jīng)過旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾 超短激光脈沖，線偏振啁啾超短激光脈沖經(jīng)過反射鏡反射后再次進入旋光介質(zhì)，經(jīng)過旋 光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振超短激光脈沖。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償裝置，其特征在于所述 旋光介質(zhì)是自然旋光介質(zhì)。
14.一種線偏振啁啾超短激光脈沖補償方法，其特征在于采用第一旋光介質(zhì)使飛秒 激光器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光脈沖，采用第二旋光介質(zhì) 使線偏振啁啾超短激光脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振超短激光脈沖。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償方法，其特征在于第一 旋光介質(zhì)和第二旋光介質(zhì)是兩個旋向相反且厚度相同的同類自然旋光介質(zhì)的異構(gòu)體。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償方法，其特征在于第一 旋光介質(zhì)和第二旋光介質(zhì)是兩個型號相同且外加磁場方向相反的磁致旋光介質(zhì)。
17.一種線偏振啁啾超短激光脈沖補償方法，其特征在于采用旋光介質(zhì)使飛秒激光器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光脈沖，采用反射鏡將線偏振啁 啾超短激光脈沖反射回旋光介質(zhì)，線偏振啁啾超短激光脈沖再次經(jīng)過旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)?線偏振超短激光脈沖。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的線偏振啁啾超短激光脈沖補償方法，其特征在于所述 旋光介質(zhì)是自然旋光介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種線偏振啁啾超短激光脈沖的產(chǎn)生技術(shù)和補償技術(shù)，具體包括線偏振啁啾超短激光脈沖的產(chǎn)生裝置、產(chǎn)生方法、補償裝置、補償方法。所述線偏振啁啾超短激光脈沖產(chǎn)生裝置包括飛秒激光器和旋光介質(zhì)，飛秒激光器產(chǎn)生的線偏振超短激光脈沖經(jīng)過旋光介質(zhì)后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振啁啾超短激光脈沖。本發(fā)明線偏振啁啾超短激光脈沖的產(chǎn)生技術(shù)和補償技術(shù)可有效地改善超短激光脈沖在非線性頻率轉(zhuǎn)換過程中的寬帶相位匹配效果，從而提高轉(zhuǎn)換效率和帶寬。另外該技術(shù)還可用于超短脈沖整形等領(lǐng)域。
文檔編號H01S3/106GK102013627SQ201010512218
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者劉晉, 徐世祥, 曾選科, 鄒達(dá), 鄭國梁 申請人:深圳大學(xué)