(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210698148.1 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 中国科学院上海光学精密机 械研究 所 地址 201800 上海市嘉定区清河路390号 (72)发明人 朱坪　易友建　丁福财　张栋俊　 谢兴龙　朱健强　 (74)专利代理 机构 上海恒慧知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 31317 专利代理师 张宁展 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/84(2006.01) (54)发明名称 波长编码的探 针光产生装置 (57)摘要 本发明公开了一种波长编码的探针光产生 装置， 包括： 飞秒量级超短脉冲激光器脉冲激光 器1， 作为产生子脉冲序列的种子光； 信号光产生 系统2， 用种子光产生信号光， 信号光是一个脉冲 序列， 且具有不同的中心波长； 分光系统3， 将信 号光从种子光种分离出来； 脉冲整形系统4， 对子 脉冲的振幅等参数进行调制； 延 迟系统5， 将不同 波长的子 脉冲在时间上编码， 使得按照波长顺序 对应时间顺序。 本发明提供的探针光产生装置具 有脉冲间隔可调、 脉冲数可调、 满足单次测量的 探针光要求、 全光学链路、 结构简单等优点。 本发 明对超快事件的测量 提供了新的时间波分方案 。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115128001 A 2022.09.30 CN 115128001 A 1.一种波长编码的探针光产生装置， 其特 征在于， 包括： 光源， 用于产生飞秒量级超短脉冲激光； 信号光产生系统， 置于所述飞秒量级的超短脉冲激光器的输出光路上， 由N个同轴不同 相位匹配角的非线性晶体构成， 利用非线性效应产生 N个不同中心波长的子脉冲序列； 分光系统， 用于将各自子脉冲序列从主光路中分离出来； 脉冲整形系统， 置于各自子脉冲序列的光路上， 用于对每个子脉冲的波形、 强度进行调 整； 延迟系统， 用于实现子脉冲序列的波长和时间映射， 并实现空间 复用。 2.根据权利要求1所述的一种 波长编码的探针光产生装置， 其特征在于， 所述的信号光 产生系统使用非线性晶体， 通过设计不同匹配角的倍频晶体对宽光谱的飞秒超短脉冲里面 的不同光谱成分进行倍频， 产生中心波长不同的子脉冲序列。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115128001 A 2波长编码的探针光产生装 置 技术领域 [0001]本发明属于超快现象诊断技 术领域， 具体涉及一种波长编码的探针光产生装置 。 背景技术 [0002]近几十年来， 捕捉超快事件的瞬态动力学一直是生物医学、 化学、 物理学、 激光加 工等领域的关注焦点。 CCD或者CM OS相机能响应的时间量级为 μs， 不能直接记录ns量级及以 下时间尺度的超快事件， 传统的泵浦探针法只能用于可重复性的超快事件， 一般的超快事 件都具有很强的非线性、 可重复率低的特点， 这些特点对测量方法提出了单次测量的要求。 单次测量方法可以分为主动测量和被动测量法， 每种方法可以进一步分为直接测量法和计 算重构测 量法， 被动测量是利用仅接 收的超快探测器来记录二维瞬态事件， 主动测 量是利 用专门设计的脉冲序列来探测二维瞬态事件。 目前， 成像速度最快 的是基于压缩感知的被 动测量法， 能达到70T fps， 但是这种方法需要复杂的计算重构过程， 需要很长的重构时间， 不适用于实时测量。 相比于主动测量， 被动测量使用空间、 时间、 角度、 光谱等编 码的超快脉 冲序列， 具有结构 简单和不需要复杂的计算重构过程的优点。 [0003]主动测量可以进一步分为四种方法， 即空间划分、 角度划分、 时间波分和空间频分 四种方法， 时间波分法具有可操作性 强、 结构简单、 可实现的序列深度高等优点。 在2014年， K.Goda等人提出的STAMP(顺序时间全光映射摄影)技术， 这个技术主要用啁啾光实现全光 学的动态摄影， 并可以用棱镜对、 光栅对、 光纤将 啁啾脉冲的时间尺拉伸到fs、 ps、 ns量级， 使得该技术可适用的超快时间时间尺度很广， 但是这种 方法的帧间间隔不可调， 并且结构 复杂。 2019年， Z.E.DAVIDSON等人用波长和偏振编码的脉冲序列实现了等离子体通道的动 态演化过程测量， 这种方法能实现的序列深度很有限。 2022年， Mohamed  Touil等人将声光 可编程色散滤波技术引入到SF ‑STAMP技术当中， 实现了帧间间隔可调、 帧强度可调， 但是这 种方法能测量的时间窗口取决于声光晶体的长度。 因此， 迫切需要能同时具有帧率可调、 帧 间间隔可调、 帧强度可调、 时间窗口大小可调、 结构 简单等优点的探针光产生 技术。 发明内容 [0004]针对目前探针光产生装置 的局限性， 本发明的目的是提供一种具有全光学链路、 帧率可调、 帧间间隔可调、 帧强度可调、 时间窗口大小可调、 结构简单等优点的波长编码的 探针光产生装置， 利用非线性晶体的不同匹配角可产生不同波长的倍频光的特点来产生一 连串中心波长不同的子脉冲， 然后通过时间波分编 码将子脉冲按照波长顺序和时间顺序对 应， 最后输出的探针光序列具有时间波分编码的性质。 [0005]本发明原理如下： [0006]超短脉冲具有很宽的光谱带宽， 在进行频率转换实验的时候(例如： 倍频实验)， 只 会对超短脉冲中的一小部分光谱进行倍频， 如果我们使用多块倍频晶体并合理设计倍频晶 体的相位匹配角， 就可以得到多个中心波长不同的倍频子脉冲。 [0007]采用第一类相位匹配去 设计相位匹配角(o+o—>e)， 负单轴晶体的第I类相位匹配说　明　书 1/4 页 3 CN 115128001 A 3