专利名称：超短激光脉冲单脉冲选择装置的利记博彩app
技术领域：
本发明与激光脉冲有关，特别是一种超短激光脉冲单脉冲选择装置。特别适用对工作在超短脉宽(皮秒到飞秒量级)，高重复频率(kHz或MHz量级)的激光脉冲进行单脉冲选择。
背景技术：
目前商品化的超短脉冲激光器按照输出激光脉冲的工作频率一般可以分成工作在MHz量级、KHz量级以及10Hz量级等几种超短脉冲激光器。超短激光脉冲在很多实际应用中，如在超短脉冲激光微加工，超短脉冲激光与物质相互作用研究等场合，都存在需要以单脉冲的形式工作的情况。因此，需要从激光器输出的高重复频率的超短激光脉冲序列中选择一个单脉冲出来。对于10Hz量级工作频率的激光器来说，可以简单的采用照相机的快门对激光器输出的激光脉冲序列进行开关控制，从一系列的激光脉冲中提取出单个脉冲来。但是一般普通照相机的机械快门的曝光时间只有几百分之一秒，而昂贵的电子控制的电子机械快门的曝光时间也不过0.1ms，因此对于输出激光脉冲重复频率为kHz量级的激光器，采用照相机快门不太合适，并且照相机快门不能对重复频率为MHz量级的超短激光脉冲序列进行选单脉冲。
在先技术中，莽燕萍和张秉钧提供了一种典型单脉冲的选择装置--“激光单脉冲选择器的同步驱动装置”，专利号ZL 90106101，其光路图如
图1所示。在两个正交的偏振棱镜1和偏振棱镜3之间放置一个普克尔盒2，激光器输出的序列脉冲首先通过偏振棱镜1起偏，然后通过普克尔盒2，并由偏振棱镜3检偏。当一个脉冲经过该装置时，由于偏振棱镜1和偏振棱镜2的偏振方向正交，故激光脉冲被偏振棱镜反射，被PIN光电探头7接收，并产生一个电触发信号传到同步触发电路6上，通过同步触发电路6将电触发信号和外加的触发信号RV同步，输出一个与脉冲同步的电触发信号触发高压毫微秒脉冲发生器5，使得直流高压稳压电源4产生的半波电压通过高压毫微秒脉冲发生器5在20ns的时间宽度内加到普克尔盒2上。在下一个脉冲通过普克尔盒2时，其偏振面旋转90°恰好通过偏振棱镜3，输出单一脉冲。这种方法可以在高输出频率的激光脉冲序列中精确的选择中单个脉冲，但是它在选择单个激光脉冲时必须经过透射元件，如偏振棱镜和普克尔盒，这样会在激光脉冲中产生色散现象。对于超短脉冲，这种色散现象的产生会造成很严重的激光脉冲的脉宽展宽现象，脉冲脉宽越短，展宽现象越严重。一个脉宽为10飞秒的激光脉冲经过透射元件后会被展宽为几十甚至几百飞秒的激光脉冲。因此，在实际应用中，普克尔盒单脉冲选择装置还必须与另外一个色散补偿装置配合使用，以期能够对透射造成的色散进行补偿，使激光脉冲不会出现脉宽展宽现象。但是，在实际应用中，由于色散现象的复杂性，即使使用了色散补偿装置，透射元件所造成的色散也是很难完全补偿的。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的问题，提出一种超短激光脉冲单脉冲选择装置，本发明的技术解决方案的实质是利用高速旋转的反射镜，将入射的高重复频率的超短激光脉冲列在空间分开，通过小孔光阑和快门选取单个的超短激光脉冲。
本发明的具体技术解决方案是一种超短激光脉冲单脉冲选择装置，包括高速旋转平台、全反射镜、电子机械快门、挡光板和挡光板，该高速旋转平台可以绕其中心轴高速稳定地旋转，全反射镜置于该高速旋转平台的中心，挡光板和挡光板完全一样，对称地固定在该高速旋转平台和全反射镜的法线上，在全反射镜的反射光束的延长线上设有小孔光阑和电子机械快门。
该装置的光束分辩角θ可以通过调整小孔光阑的通光口径和小孔光阑与全反射镜的距离来选择θ＝tg-1(d/s)式中d为小孔光阑的通光口径，s为小孔光阑与全反射镜的距离。
该装置可以串联使用。
综上所述，本发明的优点可以归纳如下①本发明的超短激光脉冲单脉冲选择装置没有透射元件，避免了脉冲脉宽的展宽；②本发明的装置可以用于输出低频率的超短激光脉冲列，且输出脉冲的频率可以调节；③本发明的装置通过调节高速旋转平台的转速或调节小孔光阑与全反射镜之间的距离，可以适用于不同高重复频率超短脉冲的选单脉冲；④本发明的装置可以串连使用于超高重复频率超短激光脉冲的选单脉冲；⑤本发明的装置结构简单，没有复杂的电路，调节手段简单。
图2为本发明超短激光脉冲单脉冲选择装置实施例1结构示意图。
图3为本发明超短激光脉冲单脉冲选择装置实施例2结构示意图。
本装置的工作原理。当从激光器输出的高重复频率的序列脉冲入射到高速旋转的高速旋转平台9上的全反射镜10的反射面上，而后被全反射镜10反射。由于全反射镜10在作高速的旋转运动，这样单个脉冲到达全反射镜10上时间的差别，造成了它被全反射镜10反射的角度也不同。于是，单束的脉冲序列经过全反射镜10后就变成了角度各不相同的多个单脉冲射线光束。目前应用中的高速马达的最高转速不超过每分钟30万转，因此，对于脉宽为皮秒(10-12s)甚至飞秒(10-15s)的超短脉冲来说，在脉冲持续时间内全反射镜10所转过的角度可以忽略。小孔光阑11的设置使只有确定角度的单个脉冲光束可以通过，而其它角度的光束则被屏蔽，小孔光阑11的通光口径与输入脉冲列的口径一致。从小孔光阑11输出的脉冲重复频率和高速旋转平台9的转速一致。高速旋转平台9的转速远远低于序列脉冲的重复频率，通过小孔光阑11降频输出的序列脉冲通过电子机械快门12可以选取单个脉冲。因此，单个的激光脉冲就被从高重复频率的激光脉冲序列中提取出来了。
本装置选择单脉冲的能力，即所对应的可选单脉冲的最高激光输出频率υ取决于高速旋转平台9的转速ω和光束输出的分辨角θ。光束输出的分辨角θ由小孔光阑11的通光口径d和小孔光阑11与全反射镜10的距离s决定，θ=tg-1ds.]]>而υ＝2πω/θ，小孔光阑11的通光口径d与超短脉冲光束的口径有关，一般两者一致。可见通过调节高速旋转平台9的旋转速度ω或小孔光阑11与全反射镜10的距离s可以适用于不同高重复频率超短脉冲的选单脉冲。
由于高速旋转平台9的旋转速度非常高，而且快速的电子机械快门比较昂贵，所以本发明装置可以串连使用，将小孔光阑11输出的较低重复频率的超短脉冲列作为另一个超短激光脉冲单脉冲选择装置的入射光，采用较低转速的旋转平台，其输出的超短激光脉冲的重复频率就更低，可以采用比较长曝光时间的普通电子机械快门选取单脉冲。
图3是两个图2装置的串联。我们应用本发明的超短激光脉冲单脉冲选择装置对中科院上海光机所强光实验室的商用工作频率80MHz的固体激光振荡器进行单脉冲选择，装置如图3所示。该振荡器输出的激光脉冲脉宽为10飞秒，光束直径为2毫米，重复频率80MHz。我们在距离全反射镜16，s＝6.875米处，放置小孔光阑17，小孔光阑17的通光口径为2毫米。这样，根据公式可以计算出光束输出的分辨角θ为1分。装置中高速旋转平台15的旋转速度ω为4000/秒时，即高速马达每秒转过的角度为8.64×107分，这表明，本装置可对激光输出频率最高高达86.4MHz的振荡器输出的高重复频率的超短激光脉冲列进行单脉冲选择。在对80MHz重复频率的脉冲列进行选脉冲时，后继脉冲转出的角度大约1分，在小孔光阑17处距离小孔的中心位置为～2mm，因此可以被小孔光阑17完全挡住。根据高速旋转平台15的转速，通过小孔光阑17输出的脉冲重复频率降低到4000Hz。由上可见通过高速旋转平台15，全反射镜16，小孔光阑17，挡光板14和挡光板19组成的超短激光脉冲单脉冲选择装置18可以将80MHz的高重复频率的脉冲列转换输出为4000Hz的脉冲列，入射到全反射镜20上。通过全反射镜20将4000Hz重复频率的超短脉冲列入射到高速旋转平台22，全反射镜23，小孔光阑24，电子机械快门25，挡光板21和挡光板26组成的超短激光脉冲单脉冲选择装置27中。在距离全反射镜23，s＝0.115米处，放置小孔光阑24，小孔光阑24的通光口径为2毫米。这样，根据公式可以计算出光束输出的分辨角θ为1度。装置中高速旋转平台22的旋转速度ω为100/秒时，即高速马达每秒转过的角度为3.6×104度，此时后继脉冲转出的角度大约9度，完全通不过小孔光阑24。根据高速旋转平台22的转速，通过小孔光阑24输出的脉冲重复频率降低到100Hz，可以通过普通曝光时间5ms的电子机械快门25从中选择一个单脉冲输出。从以上分析可以看出，若在超短激光脉冲单脉冲选择装置18中选用更高转速的旋转平台15和减小光束的分辨角θ，则可以对高于86.4M输出频率的超短激光脉冲列进行单脉冲选择。
权利要求
1.一种超短激光脉冲单脉冲选择装置，其特征在于该装置包括高速旋转平台(9)、全反射镜(10)、电子机械快门(12)、挡光板(8)和挡光板(13)，该高速旋转平台(9)可以绕其中心轴高速稳定地旋转，全反射镜(10)置于该高速旋转平台(9)的中心，挡光板(8)和挡光板(13)完全一样，对称地固定在该高速旋转平台(9)和全反射镜(10)的法线上，在全反射镜(10)的反射光束的延长线上设有小孔光阑(11)和电子机械快门(12)。
2.根据权利要求1所述的超短激光脉冲单脉冲选择装置，其特征在于该装置的光束分辩角θ可以通过调整小孔光阑(11)的通光口径和小孔光阑(11)与全反射镜(10)的距离来选择θ＝tg-1(d/s)式中d为小孔光阑(11)的通光口径，s为小孔光阑(11)与全反射镜(10)的距离。
3.根据权利要求1或2所述的超短激光脉冲单脉冲选择装置，其特征在于该装置可以串联使用。
全文摘要
一种超短激光脉冲单脉冲选择装置，其构成包括高速旋转平台、全反射镜、电子机械快门、挡光板和挡光板，该高速旋转平台可以绕其中心轴高速稳定地旋转，全反射镜置于该高速旋转平台的中心，挡光板和挡光板完全一样，对称地固定在该高速旋转平台和全反射镜的法线上，在全反射镜的反射光束的延长线上设有小孔光阑和电子机械快门。
文档编号H01S3/10GK1455479SQ0312893
公开日2003年11月12日 申请日期2003年5月30日 优先权日2003年5月30日
发明者冷雨欣, 邓蕴沛, 刘智, 李儒新, 陆海鹤, 季忠刚 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所