[发明专利]一种基于镀膜的脉冲序列调制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种超快激光脉冲序列调制方法和调制器，属于超快激光领域。

背景技术

超快激光具有持续时间短、峰值功率高的特点(LanJiang,LisanLi,SumeiWangandHai-LungTsai.Microscopicenergytransportthrough photon-electron-photoninteractionsduringurtrashortlaserablationofwidebandgap materials.中国激光.Vol.36,No.4.2009.)，具有很强的激发、调控及探测能力，因而在超快化学(AHZewail-Femtochemistry:Atomic-scaledynamicsofthe chemicalbond.TheJournalofPhysicalChemistryA,2000.)、超快生物以及超快激光制造等领域都有重要应用，近来在超快激光制造领域，基于电子状态调控思想实现高精度高质量高效率制造(LJiang,PLiu,XYan,NLeng,CXu,HXiao,Y Lu.High-throughputrear-surfacedrillingofmicrochannelsinglassbasedonelectron dynamicscontrolusingfemtosecondpulsetrains.Opticsletters,2012.)，得到国内外学者广泛认可。

电子状态调控的一个具体方法是将超快激光脉冲调制为间隔在飞秒到皮秒量级的超快激光脉冲序列。然而，一般的超快激光器本身的脉冲重复频率都很低，对应的脉冲间隔周期一般都不会短于纳秒，如何获取脉冲间隔为飞秒到皮秒量级的脉冲序列成为一个难题。飞秒到皮秒这么短的时间尺度已经远远超过一般电子设备的频率响应极限，所以很难通过电学方法来实现这么短时间延迟的脉冲序列，必须采用光学方法。现在商用的脉冲整形器采用空间光调制器对光束截面上的每个像素单元进行不同的相位延迟，从而达到时间和空间整形的目的，具有结构简单，自动化程度高的优点，但是设备成本高，不能适用大功率，原理不直观，误差较大，出光效率低，而且调制过程耗时较长。常用的分光合光法也可以产生简单的双脉冲，但是这种方法使用一对垂直反射镜的平移来控制光程差（也即子脉冲间延时），用于调制双脉冲序列还可以接受，一旦子脉冲数增多，光路结构将会变得非常复杂，光路对齐和校准也将会变得非常困难。

发明内容

本发明的目的是为了克服商业脉冲整形器系统结构复杂、损伤阈值低、成本高、调制速度慢的缺点和解决常规分光方法存在的光路结构复杂、对齐调整困难的问题，提出了一种基于镀膜的脉冲序列调制器。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种基于镀膜的脉冲序列调制器，包括：超快激光脉冲，调制镜片，前表面，后表面。

连接关系为：

超快激光脉冲垂直入射到调制镜片的前表面上，透过调制镜片后到达后表面，调制镜片的前表面和后表面都镀有半透半反膜，经过调制镜片调制后的脉冲序列从后表面输出。

当需要利用前表面产生的脉冲序列时，在调制镜片的前表面前增加分光镜,使从前表面产生的脉冲序列与入射激光分离：超快激光脉冲透过与激光传播方向成45度放置的分光镜后，垂直入射到调制镜片的前表面上，然后穿过调制镜片到达后表面，经过调制后的脉冲序列从调制镜片的前表面输出，遇到分光镜后与被反射，从而与入射激光分离，沿着与入射激光垂直的方向输出，调制镜片的前表面和后表面都镀有半透半反膜。

所述调制镜片为特定厚度的两表面互相平行的透明玻璃镜片，其厚度由需要的脉冲序列中相邻子脉冲间的延迟决定，调制镜片厚度与脉冲延迟的关系为：相邻两个子脉冲之间的延迟，等于光通过两倍于调制镜片的厚度的光程所需要的时间。公式表示如下：

Δt=2*n*d/c

其中Δt表示调制生成的脉冲序列中相邻子脉冲之间的延迟，n为调制镜片材料对入射激光波长的折射率，d为调制镜片的厚度，c为真空中的光速。

所述半透半反膜，是根据所适用的超快激光波长范围，和最终需要的脉冲序列中子脉冲能量分配规律确定的反射率，通过电子束蒸镀等方法在玻璃镜片基底上镀的多层介质膜。