[发明专利]一种基于法布里珀罗干涉仪的脉冲序列调制方法

说明书

本发明公开了一种基于法布里珀罗干涉仪的脉冲序列调制方法，其特点是超快激光脉冲采用两平行设置且镀有半透半反膜的调制镜片组成的调制器，产生飞秒到纳秒量级时间延迟和能量分布规律的脉冲序列，当使用第二调制镜片透射出来的脉冲序列时，可以直接使用调制器的输出光；当利用第一调制镜片产生的脉冲序列时，在该调制镜片前增设分光镜，使从第一调制镜片产生的脉冲序列与入射激光分离，并与入射激光垂直的方向输出。本发明与现有技术相比具有很高的可靠性和稳定性，光路简单，光路对齐和校准方便，在两调制镜片之间加入多个半透半反镜，还可产生更加复杂的脉冲序列，较好的解决了时频域脉冲整形方法误差大的问题，大大降低了系统的复杂度以及成本。

技术领域

本发明涉及超快激光脉冲调制技术领域，具体的说一种基于法布里珀罗干涉仪的脉冲序列调制方法。

背景技术

近年来，在超快激光制造领域，基于烧蚀冷却原理的超快激光脉冲时域形状调控思想实现高精度高质量高效率制造，得到国内外学者广泛关注。超快激光具有持续时间短、峰值功率高的特点，在与材料相互作用时，具有很强的激发、调控能力，并且大大减小了加工过程中的热效应，在超快化学、超快生物以及超快激光制造等领域都有重要应用。基于烧蚀冷却原理的超快激光脉冲时域形状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纳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量级，如何获取脉冲间隔涵盖飞秒到纳秒量级的脉冲序列成为一个难题。飞秒到纳秒的时间尺度已经远远超过一般电子设备的频率响应极限，只能采用光学方法。

目前，已有相关的整形方法，例如基于空间光调制器的时频域脉冲整形方法，基于迈克尔逊干涉仪的调制方法，双折射晶体获取脉冲序列的方法，以及基于镀膜的脉冲序列调制方法。基于空间光调制器的时频域脉冲整形方法，采用空间光调制器对光束截面上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，具有调制方式灵活，自动化程度高的优点，但设备成本高，误差较大，出光效率低，并且调制间隔最多只能达到10皮秒量级。常用的基于迈克尔逊干涉仪的分光合光法也可以产生脉冲序列，这种方法使用一系列反射镜的平移来控制光程差(即子脉冲间隔)，当用于产生双脉冲序列时光路结构和对齐方法还比较简单，而一旦子脉冲数量增多，光路结构会变得非常复杂，光路对齐和校准也将变得非常困难。双折射晶体获取脉冲序列的方法，采用双折射晶体o光、e光传播速度不同的特点，当激光经过多个双折射晶体后，分成了多束偏振方向垂直的脉冲序列，最后可以使用45°偏振片，选定脉冲串的偏振方向，这种方法具有光路结构简单，调制稳定的优点，但脉冲间隔可调范围极其有限，受制于双折射晶体厚度，能量比调节困难，并且对激光偏振方向很敏感。基于镀膜的脉冲序列调制镜片，原理简单，设备简单，不涉及复杂光路，但所调制的脉冲序列，产生的可用子脉冲数量非常有限，且当所镀膜反射率选择不恰当时，会造成首脉冲能量过高，影响实验结果或加工质量。

综上所述，现有技术的时频域脉冲整形方法误差较大、成本高，存在着分光合光法光路结构复杂、对齐调整困难，双折射晶体调制间隔有限、能量比不可调，以及基于镀膜的脉冲序列调制镜片子脉冲数量有限、首脉冲能量过高的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于法布里珀罗干涉仪的脉冲序列调制方法，采用两个镀有半透半反膜的调制镜片组成的脉冲序列调制器，获得子脉冲间隔范围涵盖飞秒到纳秒量级的时间延迟和特定能量分布规律的脉冲序列，且能量比调制更灵活、方便，较好的克服时频域脉冲整形方法误差较大、成本高的缺点，有效解决了分光合光法光路结构复杂、对齐调整困难，双折射晶体调制间隔有限、能量比不可调以及基于镀膜的脉冲序列调制镜片子脉冲数量有限、首脉冲能量过高的问题。如在两调制镜片之间加入多个半透半反镜，还可以产生更加复杂的脉冲序列，光路结构简单，光路对齐和调整校正方便，大大降低了系统复杂度和成本，提高了可靠性和稳定性。