[发明专利]基于平顶飞秒激光的成丝装置及超连续辐射发生装置

说明书

本公开提供了一种基于平顶飞秒激光成丝装置及超连续辐射发生装置，包括飞秒激光放大器、平顶光束整形器、圆锥透镜和熔融石英；飞秒激光放大器发出的激光经平顶光束整形器后获得平顶光束，平顶光束通过圆锥透镜后聚焦到熔融石英中形成等离子体细丝及超连续辐射；本公开利用平顶激光光束和圆锥透镜在激光成丝方面的优点，将平顶飞秒激光经圆锥透镜聚焦在熔融石英中形成等离子体细丝，实现了细丝长度的延长以及细丝强度随传输距离的相对均匀分布，并进一步获得了高能量及高转换效率的超连续辐射。

技术领域

本公开涉及激光成丝技术领域，特别涉及一种基于平顶飞秒激光的成丝装置及超连续辐射发生装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

自1995年Braun等人首次发现超短脉冲激光在空气中形成等离子体细丝以来，等离子体细丝的相关研究引起了人们极大的兴趣。由于等离子体细丝具有传输距离长(远大于其瑞利距离)、激光强度高、可以导电等特性，其在激光诱导闪电、遥感、光波导、诱导水凝聚、空气污染物检测、射频电磁波传导、THz辐射等诸多领域具有十分重要的应用价值。由于飞秒激光在光学介质中传输时经历的非线性效应，如自相位调制、多光子电离和自陡峭效应等，在形成等离子体细丝的同时，还会伴随激光光谱的展宽，其范围可以覆盖从近紫外到红外区域，这种现象称为超连续辐射。同时，超连续辐射还保持了入射激光的相干性，具有很好的空间和时间相干性，在白光相干光源、腔衰荡光谱技术、LIDAR、计量学、以及生物医学成像等领域具有广阔的应用前景。

为了满足众多应用的需求，研究人员提出了很多方法，例如改变入射激光能量、偏振、啁啾、采用轴棱镜、进行脉冲整形、加入相位板等对等离子体细丝的特性进行控制。等离子体细丝特性的改变也将改变超连续辐射的特性，包括展宽范围和光谱强度。对于固体介质，其非线性系数比空气中高出三个数量级，更有利于超连续光谱的展宽和增强。

本公开发明人发现，尽管增加激光入射能量能够延长等离子体细丝的长度并展宽超连续辐射光谱，但当入射能量过高时，将会造成固体介质的永久损坏，因此，入射激光能量要有一定的限制，这就限制了超连续辐射的进一步展宽和增强。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种基于平顶飞秒激光的成丝装置及超连续辐射发生装置，利用平顶激光光束和圆锥透镜在激光成丝方面的优点，将平顶飞秒激光经圆锥透镜聚焦在熔融石英中形成等离子体细丝，实现了细丝长度的延长以及细丝强度随传输距离的相对均匀分布，并进一步获得了高能量及高转换效率的超连续辐射。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种基于平顶飞秒激光成丝装置。

一种基于平顶飞秒激光成丝装置，包括飞秒激光放大器、平顶光束整形器、圆锥透镜和熔融石英；

飞秒激光放大器发出的激光经平顶光束整形器后获得平顶光束，平顶光束通过圆锥透镜后聚焦到熔融石英中形成等离子体细丝。

作为可能的一些实现方式，在垂直于激光传播方向使用CCD相机拍摄熔融石英中细丝。

作为可能的一些实现方式，所述圆锥透镜为锥角为170°的圆锥透镜。

作为可能的一些实现方式，所述飞秒激光放大器为掺钛蓝宝石飞秒激光放大器，输出中心波长为800nm，脉宽为50fs，重复频率为1kHz的高斯激光脉冲。

作为可能的一些实现方式，飞秒激光放大器、平顶光束整形器、圆锥透镜和熔融石英所形成的光路在一条直线上。

本公开第二方面提供了一种基于平顶飞秒激光超连续辐射发生装置。

一种基于平顶飞秒激光超连续辐射发生装置，包括飞秒激光放大器、平顶光束整形器、圆锥透镜和熔融石英；