【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超快激光，特别是一种基于herriott型多通腔的新型超快激光微纳加工装置。
技术介绍
1、herriott型多通腔(multi-pass cell,mpc)是常见的脉冲非线性压缩装置，结构简单，仅由两片凹面镜和克尔介质材料组成，激光在腔内往返经过克尔介质材料多次就会因自相位调制而展宽光谱并得到较大的光谱展宽倍数，结合色散补偿管理，即可得到飞秒量级的脉冲。利用mpc可以展宽峰值功率超过克尔介质自聚焦阈值的脉冲，并且光束质量好，此外还具有成本低、模式分布固定、指向稳定等优点。
2、皮秒与飞秒脉冲在微纳加工领域具有十分广阔的应用前景，采用皮秒激光对材料加工时，一般情况下材料基本没有热效应，烧蚀边缘也较为光滑。而当作用于材料表面的高能量密度皮秒脉冲数目过分地增加时，材料加工质量就会出现明显地下降。相对于皮秒激光，由于飞秒激光具有极高的峰值功率和极窄的脉冲宽度，在和物质相互作用时，可以在短时间内使电子升到很高的温度，同时将能量吸收限制在很小的范围内，使作用的物质从固态瞬间变为等离子态，并且迅速脱离加工体，而在其周围物质仍处于“冷状态”，可以更好地克服热效应的弊端。应用于激光打孔时，使用飞秒激光时加工孔的边缘相对于皮秒激光更为光滑、规则。
3、在皮秒激光的作用下，材料表面的碰撞电离起着主要的作用。然而，当脉宽减小至飞秒级时，材料表面会因为多光子吸收而产生光致电离，这是导致材料出现损伤的主要原因。因此，如何有效解决高能密度皮秒脉冲增加而导致的加工质量下降以及飞秒脉冲光致电离所导致的材料损伤问题成为激光微
4、因此，通过将皮秒激光分束以降低其能量密度，同时将部分皮秒激光利用mpc展宽再压缩成为飞秒光，再将两束光合束使用，综合二者优势，能够有效解决上述问题。另一方面，采用合束光进行激光加工时，需要两束光有高的空间重合度以提高光束能量的利用率，而本装置输出的合束光光束质量高，具有很小的发散角，远场处皮秒光与飞秒光完全重合，这也是本装置的另一大优势。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的上述问题，提供一种基于herriott型多通腔的新型超快激光微纳加工装置，通过将皮秒激光分束以降低其能量密度，同时将部分皮秒激光利用mpc展宽再压缩成为飞秒光，再将两束光合束使用。
2、本专利技术的技术解决方案如下：
3、一种基于herriott型多通腔的超快激光微纳加工装置，其特点在于，包括皮秒前级光源、第一薄膜偏振片、第二薄膜偏振片、模式匹配透镜组、mpc和压缩器；
4、所述的皮秒前级光源产生一束高功率皮秒脉冲，经过第一薄膜偏振片分为一束垂直偏振光和一束水平偏振光；所述的水平偏振光经第二薄膜偏振片透射后；所述的垂直偏振光入射至模式匹配透镜组进行模式匹配，得到与mpc腔本征模式对应的光斑；经模式匹配后的皮秒脉冲射入mpc内，经自相位调制效应光谱被展宽后，经压缩器压缩后形成飞秒脉冲，经第二薄膜偏振片反射后，与经第二薄膜偏振片透射后的水平偏振光合束，形成皮秒与飞秒混合脉冲出射激光。
5、进一步，所述mpc包括第一凹面镜、导入镜、导出镜、第一克尔介质材料、第二克尔介质材料和第二凹面镜；
6、经模式匹配后的皮秒脉冲经过导入镜进入mpc腔内，在第一凹面镜与第二凹面镜之间来回往返多次，并多次经过第一克尔介质材料与第二克尔介质材料，通过自相位调制效应光谱被展宽。
7、所述的mpc腔由两片凹面镜和克尔介质材料组成，凹面镜之间有固定的模式分布，激光在腔内多次往返不会发生时空耦合，可以通过微调凹面镜间距调节激光往返通次，进而调节总的b积分累积量。
8、所述的克尔介质材料放置于mpc腔内两凹面镜之间，激光每次经过块材料会因为自相位调制而展宽光谱；所述的克尔介质材料可以放置于mpc腔内的不同位置来获得不同的单通次b积分；
9、所述压缩器为光栅对压缩器，可以为脉冲提供负二阶色散，通过调节入射角度与光栅相对间距调节色散量。
10、所述的合束输出的激光的空间重合度采用了精密调节的方法提高，对于部分输出端元器件配备了电动位移台以取代人工调节。
11、本专利技术的优点：
12、1、本专利技术能够有效地将皮秒脉冲与飞秒脉冲合束，结合二者优势，应用于微纳加工领域会有更好的加工质量。
13、2、本专利技术输出的合束光光束质量高，具有极小的发散角，在远场处皮秒光与飞秒光在空间上完全重合，应用于激光加工具有很高的能量利用率。
14、3、本专利技术采用mpc展宽方案，可以有效展宽激光光谱并得到较大的展宽倍数，具有成本低、结构简单，指向性稳定及光束质量好等优点。
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1.一种基于Herriott型多通腔的超快激光微纳加工装置，其特征在于，包括皮秒前级光源(1)、第一薄膜偏振片(2a)、第二薄膜偏振片(2b)、模式匹配透镜组(3)、MPC(4)和压缩器(5)；
2.根据权利要求1所述的基于Herriott型多通腔的超快激光微纳加工装置，其特征在于，所述MPC(4)包括第一凹面镜(4a)、导入镜(4b)、导出镜(4e)、第一克尔介质材料(4c)、第二克尔介质材料(4d)和第二凹面镜(4f)；
3.根据权利要求2所述的基于Herriott型多通腔的超快激光微纳加工装置，所述的第一克尔介质材料(4c)与第二克尔介质材料(4d)放置于MPC腔内的不同位置来获得不同的单通次B积分。
4.根据权利要求2所述的一种基于Herriott型多通腔的新型超快激光微纳加工装置，其特征在于：所述第一凹面镜(4a)和第二凹面镜(4f)之间有固定的模式分布，激光在腔内多次往返不会发生时空耦合，可以通过微调凹面镜间距调节激光往返通次，进而调节总的B积分累积量。
5.根据权利要求2所述的一种基于Herriott型多通腔的新型超快
6.根据权利要求2所述的一种基于Herriott型多通腔的新型超快激光微纳加工装置，其特征在于：对于所述的压缩器(5)在内的输出端元器件采取了电动位移台的调节方式，通过精密调节的方式提高了合束输出激光的空间重合度。
...【技术特征摘要】
1.一种基于herriott型多通腔的超快激光微纳加工装置，其特征在于，包括皮秒前级光源(1)、第一薄膜偏振片(2a)、第二薄膜偏振片(2b)、模式匹配透镜组(3)、mpc(4)和压缩器(5)；
2.根据权利要求1所述的基于herriott型多通腔的超快激光微纳加工装置，其特征在于，所述mpc(4)包括第一凹面镜(4a)、导入镜(4b)、导出镜(4e)、第一克尔介质材料(4c)、第二克尔介质材料(4d)和第二凹面镜(4f)；
3.根据权利要求2所述的基于herriott型多通腔的超快激光微纳加工装置，所述的第一克尔介质材料(4c)与第二克尔介质材料(4d)放置于mpc腔内的不同位置来获得不同的单通次b积分。
4.根据权利要求2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘育椿，彭宇杰，冷雨欣，宋贾俊，沈丽雅，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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