【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光場合成技術(shù)，具體涉及一種通用型高功率阿秒光場合成儀器及合成方法。
技術(shù)介紹
1、在傳統(tǒng)的飛秒激光脈沖整形領(lǐng)域中，通過在頻域上對幅度、相位和偏振進(jìn)行控制，可以在時(shí)域上靈活得到多種形狀的飛秒激光脈沖。這種技術(shù)為研究激光與原子分子之間的非線性相互作用提供了一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段，從而推動了相關(guān)研究的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展和研究的深入，人們對脈沖寬度更短、功率更高的阿秒脈沖的需求日益增長。
2、阿秒光場合成技術(shù)作為當(dāng)前超快光學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)前沿研究方向，主要涉及對連續(xù)寬光譜超短激光脈沖的精確產(chǎn)生和控制。相較于飛秒激光脈沖，阿秒脈沖具備極短的時(shí)間尺度、寬頻譜、高能量以及超精確的時(shí)間控制能力等特點(diǎn)，在研究阿秒電子動力學(xué)、原子分子結(jié)構(gòu)變化和非線性光學(xué)過程等方面具有不可替代的作用，尤其是孤立可見光阿秒脈沖。
3、孤立可見光阿秒脈沖能夠用于操控化學(xué)反應(yīng)的初始階段、可以與生物分子產(chǎn)生更為有效的相互作用，在物理化學(xué)、催化反應(yīng)、生物醫(yī)學(xué)以及光合作用等研究領(lǐng)域中具有重要意義。對于孤立可見光阿秒脈沖的研究，一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)挑戰(zhàn)是開發(fā)能夠產(chǎn)生高功率、高穩(wěn)定性和色散高度可控的阿秒脈沖的光場合成儀器。
4、現(xiàn)有用于產(chǎn)生可見光阿秒脈沖(也即阿秒光脈沖)的方案如下：
5、文獻(xiàn)(synthesized?light?transients.a.wirth?et?al.science?334,195-200(2011).doi:10.1126/science.1210268.)提出了一種可合成跨越紅外、可見到紫外光波段范圍
6、基于該光場合成器產(chǎn)生的阿秒光脈沖，可以建立阿秒泵浦-阿秒探測的全阿秒光譜學(xué)測量系統(tǒng)，但該裝置無制冷系統(tǒng)，熱穩(wěn)定性差，且其中的啁啾反射鏡采用45度入射方式，占用空間較大、數(shù)量較少、難以調(diào)整，對于寬光譜不同波段色散差異較大情況無法實(shí)現(xiàn)阿秒脈沖的合成。
7、文獻(xiàn)(optical?attosecond?pulses?and?tracking?the?nonlinear?response?ofbound?electrons.hassan,m.,luu,t.,moulet,a.et?al.nature?530,66–70(2016).)與文獻(xiàn)(attosecond?light?field?synthesis.husain?alqattan,dandan?hui,vladimirpervak,mohammed?th.hassan?apl?photonics?1april?2022；7(4):041301.)展示了兩種類似的四通道高功率阿秒光場合成器，能夠合成可見光及附近光譜范圍內(nèi)的阿秒光脈沖(380～400as)，以實(shí)現(xiàn)對束縛電子動力學(xué)的亞飛秒級控制和測量。該裝置通過非線性效應(yīng)拓寬激光脈沖頻譜，生成了超過兩個(gè)光學(xué)倍頻程的超寬帶光譜，覆蓋了從近紅外到深紫外的頻率范圍，能夠產(chǎn)生具有高能量和高重復(fù)率的阿秒光脈沖；并利用高精度位移臺和可變中性密度濾光片，可以精確控制各通道脈沖的相對時(shí)延和強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)對合成波形的精確控制；所合成脈沖的峰值功率可以達(dá)到數(shù)太瓦(tw)級別，同時(shí)為探索物質(zhì)內(nèi)部電子運(yùn)動提供了前所未有的時(shí)間分辨率與高峰值功率。
8、但上述兩種裝置采用的四通道方案相較三通道而言通道數(shù)更多，調(diào)節(jié)中時(shí)空重疊難度更大，即操作難度更大，且其中的啁啾反射鏡也是采用45度入射方式，同樣存在占用空間較大、數(shù)量較少、難以調(diào)整的問題，對近紅外和紫外波段的色散補(bǔ)償量類似，對于寬光譜不同波段色散差異較大情況無法實(shí)現(xiàn)阿秒脈沖的合成。因而，需要一種對多種展寬光譜的普適性更高、熱穩(wěn)定性更強(qiáng)同時(shí)輸出光功率高的可見光阿秒光場合成器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在啁啾反射鏡占用空間較大、數(shù)量較少、難以調(diào)整，對于寬光譜不同波段色散差異較大情況無法實(shí)現(xiàn)阿秒脈沖的合成，且熱穩(wěn)定性差或操作難度大的技術(shù)問題，而提供一種通用型高功率阿秒光場合成儀器及合成方法。
2、本專利技術(shù)的構(gòu)思是：設(shè)計(jì)一種小角度、可調(diào)節(jié)的多通反射結(jié)構(gòu)，在保證三個(gè)通道光程一致的情況下，根據(jù)不同入射光色散來調(diào)節(jié)反射鏡的數(shù)量，在實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，盡量減少反射鏡數(shù)量從而降低傳輸損耗。
3、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)思，本專利技術(shù)提供的技術(shù)解決方案如下：
4、一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，用于對cep穩(wěn)定的入射光進(jìn)行合成，其特殊之處在于：
5、包括光場合成底座，以及設(shè)置在光場合成底座內(nèi)的散熱裝置；
6、光場合成底座上沿入射光的光路依次設(shè)置有入射濾光片、第一入射分束鏡、第二入射分束鏡以及第三入射反射鏡；
7、第一入射分束鏡將入射光分為第一反射光和第一透射光，第二入射分束鏡將第一透射光分為第二反射光和第二透射光，第三入射反射鏡將第二透射光反射為第三反射光；其中，第一反射光位于紫外光波段；第二反射光位于可見光波段；第三反射光位于可見光至近紅外光波段；
8、第一反射光、第二反射光和第三反射光分別通過第一通道、第二通道和第三通道后，由第一出射分束鏡、第二出射分束鏡、第三出射反射鏡合束為出射光；光場合成底座上沿出射光光路設(shè)置有出射濾光片；
9、第一通道、第二通道和第三通道均包括設(shè)置在對應(yīng)光路上的濾光片、薄熔融石英尖劈對、多通反射結(jié)構(gòu)以及多個(gè)反射鏡，且參數(shù)分別與對應(yīng)光路的波段適配；反射鏡用于改變光路方向，并使得第一通道、第二通道以及第三通道的光程相同；
10、多通反射結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)平行且相對設(shè)置的啁啾反射鏡組，通過對應(yīng)通道的反射鏡使得對應(yīng)光束以2～10°入射至其中一個(gè)啁啾反射鏡組，并經(jīng)過至少兩次反射后從另一個(gè)啁啾反射鏡組出射，用于對應(yīng)光路的色散補(bǔ)償及壓縮脈寬；
11、第一通道、第二通道和第三通道的濾光片以及入射濾光片和出射濾光片均用于限制對應(yīng)光路的光束能量并控制光路通斷；薄熔融石英尖劈對用于對應(yīng)光路的色散反向補(bǔ)償。
12、進(jìn)一步地，第一通道、第二通道和第三通道中，至少兩個(gè)通道還包括線性位移臺；
13、線性位移臺包括位移底座以及設(shè)置在位移底座上的多個(gè)相互平行或垂直設(shè)置的反射鏡，用于改變對應(yīng)光路的長度，使得第一通道、第二通道以及第三通道的光程相同。
14、進(jìn)一步地，第一通道、第二通道和第三通道均包括線性位移臺；線性位移臺中的反射鏡有兩個(gè)，位移底座的移動精度小于2nm；
15、第一通道、第二通道和第三通道中，濾光片、薄熔融石英尖劈對、多通反射結(jié)構(gòu)以及線性位移臺沿對應(yīng)光路上依次設(shè)置本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，用于對CEP穩(wěn)定的入射光進(jìn)行合成，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，其特征在于：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，其特征在于：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，其特征在于：
9.一種通用型高功率阿秒光場合成方法，其特征在于，包括步驟如下：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，用于對cep穩(wěn)定的入射光進(jìn)行合成，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種通用型高功率阿秒光場合成儀器，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種通...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬佳怡，惠丹丹，付玉喜，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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