CN102494767B - 一种正交偏振双色激光场的产生装置 - Google Patents

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Abstract

一种正交偏振双色激光场的产生装置，它包括飞秒激光器，飞秒激光器出口处放置有分束片，光线被分束片分成两束，一束光进入平面反射镜延时装置后射入第一聚焦透镜，另一束光依次经过1/2波片和倍频晶体后出射，出射光路上装有第一平面反射镜，第一平面反射镜的出射光路上装有第二聚焦透镜，光线经第二聚焦透镜聚焦后射入第二平面反射镜，光线经第二平面反射镜反射后进入气体盒子，气体盒子与高次谐波产生与探测装置相连接。该装置可以自由调整两束光合束的角度，并保持激光焦点和气体介质相互作用时的空间位置不变，不仅从时间上能够过滤长电子轨迹，还能在空间上对短电子轨迹进行保留，从而可以最大程度地获取短电子轨迹。

Description

一种正交偏振双色激光场的产生装置
技术领域
本发明涉及激光发生装置技术领域，具体讲就是涉及一种时间和空间可同步优化控制的正交偏振双色激光场的产生装置。
背景技术
近年来，高次谐波以其广泛的应用前景，逐渐成为国际上强场物理领域一个前沿的研究课题。高次谐波由于辐射谱呈现平台区以及平台区谐波具有规律的等频率间隔分布的独特优点，被普遍用于研究获取阿秒脉冲，通过阿秒脉冲的获得，人类可以测量各种原子、分子介质中内层电子的运动过程，探测强场下的束缚态和连续态电子动力学；高次谐波还可以在载波位相锁定的情况下，产生不同周期的光学频率梳，目前正由红外和可见光波段向紫外、极紫外波段扩展，从而可以实现超高分辨率的光谱探测。
高次谐波的产生过程主要是由长电子轨迹和短电子轨迹共同作用产生。目前在研究高次谐波光谱时，集中关注的是孤立的短电子轨迹的作用，为了能够有效抑制高次谐波的长电子轨迹产生，较高程度地保留短电子轨迹，目前主要是从时间上和空间上分别采取实验手段。
总的来说，对于短电子轨迹的选择控制，主要是使用正交偏振双色激光场或激光焦点位于气体介质前方这两方面中的任一方面进行控制。虽然，这两种方法可以很大程度上收集短电子轨迹，但仍然存在长电子轨迹的影响，这对精密单个阿秒脉冲的有效获得和提高其能量转化效率仍然存有很大的影响。
另外，现有的双色激光场大多采用两束激光合束夹角固定的方式，在工作过程中如需要调整角度，会改变两束光的光程，不仅需要精确的计算，实验装置的调节也非常繁琐，不能在改变两束光夹角的同时保持激光焦点空间位置不变。
发明内容
本发明的目的是提供一种正交偏振双色激光场的产生装置，该装置可以自由调整两束光合束的角度，并保持激光焦点和气体介质相互作用时的空间位置不变，不仅从时间上能够过滤长电子轨迹，还能在空间上对短电子轨迹进行保留，从而可以最大程度地获取短电子轨迹。
技术方案
为了解决上述技术难题，本发明设计一种正交偏振双色激光场的产生装置，它包括飞秒激光器，飞秒激光器出口处放置有分束片，飞秒激光器射出光线被分束片分成两束，一束光进入平面反射镜延时装置后射入第一聚焦透镜，光线经第一聚焦透镜聚焦后进入气体盒子，另一束光依次经过1/2波片和倍频晶体后出射，出射光路上装有第一平面反射镜，第一平面反射镜的出射光路上装有第二聚焦透镜，光线经第二聚焦透镜聚焦后射入第二平面反射镜，光线经第二平面反射镜反射后进入气体盒子，气体盒子与高次谐波产生与探测装置相连接，其特征在于：
所述第二平面反射镜安装在组合电机上，组合电机包括第一电机和第二电机，第一电机安装在第二电机上，第一电机可和第二电机一起沿水平方向运动，第二平面反射镜装在第一电机上可和第一电机一起绕第一电机轴转动。
所述第一平面反射镜选用双色镜。
所述第二平面反射镜选用双色镜。
所述平面反射镜延时装置与第一聚焦透镜之间的光路上安装有第三平面反射镜，光线从平面反射镜延时装置射出后经第三平面反射镜反射后再射入第一聚焦透镜。
所述第一平面反射镜和第二聚焦透镜之间的光路上依次装有第四平面反射镜和第五平面反射镜，光线从第一平面反射镜射出后经第四平面反射镜和第五平面反射镜反射后进入第二聚焦透镜。
所述第三平面反射镜选用平面反射镜。
所述第四平面反射镜和第五平面反射镜都选用双色镜
所述倍频晶体是BBO晶体或LBO晶体或KTP晶体。
所述第一、二、三、四和五平面反射镜均为高反平面镜。
有益效果
本发明简单简单，容易操作，可以自由调节两束光的夹角。只需要适当调整第二电机的移动位置和第一电机的转动角度，就可以实现合束光角度的改变，并通过改变平面镜反射延时***保证两束光光程相等，同时激光焦点与气体介质之间的空间作用位置不变，能够从时间和空间上同时实现高次谐波产生过程中的长短电子轨迹的选择控制，有效地去除长电子轨迹的影响，只保留短电子轨迹的优点，有利于相位稳定的高次谐波的产生，有利于获取单个阿秒脉冲，并且该时间空间可同步优化的双色激光场调节***对于各种脉冲宽度和波长的光源都适用，节约了成本。
附图说明
附图1是本发明实施例结构示意图。
其中，1、飞秒激光器，2、1:1分束片，3、平面反射镜延时装置，4、第三高反平面镜，5、第一聚焦透镜，6、1/2波片，7、BBO倍频晶体，8、第一高反平面镜，9、第四高反平面镜，10、第五高反平面镜，11、第二聚焦透镜12、组合电机，12a、第一电机，12b、第二电机，13、第二高反平面镜，14、气体盒子，15、高次谐波产生与探测装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
如附图1所示，以飞秒激光器输出光中心波长为800nm，脉冲宽度为40fs，以BBO倍频晶体7获得400nm的倍频光为例，飞秒激光器1出口处放置有分束片2，飞秒激光器1射出光线被分束片2分成两束，一束光进入平面反射镜延时装置3，光线从平面反射镜延时装置3射出后经规格为HR800nm的第三高反平面反射镜4反射后再射入第一聚焦透镜5，光线经第一聚焦透镜5聚焦后进入气体盒子14；另一束光源通过一块BBO倍频晶体7产生400nm的光源，由于BBO晶体的特性，此时产生的400nm光源正好与入射800nm光源的偏振状态相互正交。倍频晶体7如果使用其他晶体或需要调整400nm出射光源的偏振状态，则利用1/2波片6旋转入射光的偏振状态。此时BBO倍频晶体7出射光源中包含800nm和400nm两种光源，BBO倍频晶体7出射光路上依次装有规格同为HR400nm/AR800nm的第一高反平面反射镜8、第四高反平面镜9和第五高反平面镜10，光线从第一高反平面镜8射出后经第四高反平面镜9和第五高反平面镜10反射后透射掉800nm光源，反射400nm光源进入进入第二聚焦透镜11，光线经第二聚焦透镜11聚焦后射入规格为HR400nm/AR800nm第二高反平面镜13，所述第二高反平面镜13安装在组合电机12上，组合电机12包括第一电机12a，第一电机12a安装在第二电机12b上，第一电机12a可和第二电机12b一起沿水平方向运动，第二高反平面镜13装在第一电机12a上可和第一电机12a一起绕第一电机12a轴转动；光线经第二高反平面镜13反射后进入气体盒子14，气体盒子14与高次谐波产生与探测装置15相连接，第二束400nm光源与第一束800nm光源的焦点在气体盒子14中相汇合，成为偏振正交的双色激光场，由于400nm的光源不产生高次谐波，对整个产生过程只起到偏振微扰的作用，用于时间上选择短电子轨迹，所以在调节两束光源之间的夹角时，400nm的焦点与合束点之间有少量误差也在可接受范围内，不需额外调节，最后，由该双色光源产生的高次谐波进入高次谐波的产生和探测装置15进行信号的收集探测。
本发明简单简单，容易操作，可以自由调节两束光的夹角，只需要适当调整第二电机的移动位置和第一电机的转动角度，就可以实现合束光角度的改变，并通过改变平面镜反射延时***保证两束光光程相等，同时激光焦点与气体介质之间的空间作用位置不变，能够从时间和空间上同时实现高次谐波产生过程中的长短电子轨迹的选择控制，有效地去除长电子轨迹的影响，只保留短电子轨迹的优点，有利于相位稳定的高次谐波的产生，有利于获取单个阿秒脉冲，并且该时间空间可同步优化的双色激光场调节***对于各种脉冲宽度和波长的光源都适用的，节约了成本。
本发明所要保护的技术不仅限于本实施例提到的技术特征，任何受本发明启示所得到的技术方案均落于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种正交偏振双色激光场的产生装置，它包括飞秒激光器，飞秒激光器出口处放置有分束片，飞秒激光器射出光线被分束片分成两束，一束光进入平面反射镜延时装置后射入第一聚焦透镜，光线经第一聚焦透镜聚焦后进入气体盒子，另一束光依次经过1/2波片和倍频晶体后出射，出射光路上装有第一平面反射镜，第一平面反射镜的出射光路上装有第二聚焦透镜，光线经第二聚焦透镜聚焦后射入第二平面反射镜，光线经第二平面反射镜反射后进入气体盒子，气体盒子与高次谐波产生与探测装置相连接，其特征在于：
所述第二平面反射镜安装在组合电机上，组合电机包括第一电机和第二电机，第一电机安装在第二电机上，第一电机可和第二电机一起沿水平方向运动，第二平面反射镜装在第一电机上可和第一电机一起绕第一电机轴转动；
所述第一平面反射镜选用双色镜；
所述第二平面反射镜选用双色镜。
2.如权利要求1所述的一种正交偏振双色激光场的产生装置，其特征在于：所述平面反射镜延时装置与第一聚焦透镜之间的光路上安装有第三平面反射镜，光线从平面反射镜延时装置射出后经第三平面反射镜反射后再射入第一聚焦透镜。
3.如权利要求2所述的一种正交偏振双色激光场的产生装置，其特征在于：所述第一平面反射镜和第二聚焦透镜之间的光路上依次装有第四平面反射镜和第五平面反射镜，光线从第一平面反射镜射出后经第四平面反射镜和第五平面反射镜反射后进入第二聚焦透镜。
4.如权利要求2所述的一种正交偏振双色激光场的产生装置，其特征在于：所述第三平面反射镜为平面反射镜。
5.如权利要求3所述的一种正交偏振双色激光场的产生装置，其特征在于：所述第四平面反射镜和第五平面反射镜都选用双色镜。
6.如权利要求1所述的一种正交偏振双色激光场的产生装置，其特征在于：所述倍频晶体是BBO晶体或LBO晶体或KTP晶体。
7.如权利要求3或5所述的一种正交偏振双色激光场的产生装置，其特征在于：所述第一、二、三、四和五平面反射镜均为高反平面镜。
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