本发明涉及光学，具体涉及一种基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置。
背景技术：
1、对于基于飞秒激光脉冲激发非线性铌酸锂晶体产生thz的源，铌酸锂晶体在近红外和太赫兹两个频谱范围内折射率具有较大的差别，这带来了极大的波速失配，限制了铌酸锂晶体产生太赫兹的效率。为了解决相位失配问题，使用具有倾斜的波前的激光来激发太赫兹产生的倾斜波前技术被提出。激光倾斜的波前在铌酸锂中和产生的太赫兹波前是相互匹配的，这样产生的太赫兹波就可以相干相长。传统的基于光栅以及角色散的倾斜波前产生技术具有以下两个主要缺陷：由于引入了角色散，远离像平面的脉冲宽度会劣化；光栅对倾斜脉冲前沿的成像不完美。
2、近几年，为解决光栅技术的上述两个问题，基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生技术被提出。传统的阶梯镜倾斜波前产生系统中，激光会从较高的平面向下斜入射到阶梯镜上，经过阶梯镜反射变成平行于较低平面的光。反射光此时已经具有离散倾斜波前，但是倾斜波前角不符合要求。经过成像系统后变成符合角度后入射到铌酸锂中。传统的阶梯镜倾斜波前产生系统存在以下需要改进的问题。
3、反射式阶梯镜按激光正入射设计，在正入射下具有较好的光斑形状，但是理想情况下反射光和入射光共线。为分离入射和反射激光并避免阶梯遮挡，激光需倾斜入射(与阶梯镜反射面法线成一定夹角)，限制光路设计并增加调整难度。此外，斜入射导致反射光斑沿阶梯镜的阶梯棱方向出现微小错位，可能影响太赫兹的产生。
4、仅靠阶梯镜难以满足晶体的相位匹配条件，因为阶梯高度受加工能力限制。通常通过提高成像系统缩束比，将光斑尺寸缩小来满足需求。阶梯镜系统的缩束比通常为5，远大于光栅系统的2倍缩束比，可以提高能流密度和太赫兹产生效率。双透镜成像系统中，高缩束比需要第一个透镜长焦距或第二个透镜短焦距，前者增加空间距离，后者影响操作。此外，较大光斑的激光斜入射反射时，为防止镜架遮挡，需较大空间距离。这些因素导致光路结构难以缩小，系统难以集成和便携。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本发明提供了一种基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，解决了现有技术中如何将光路设计为同在一个平面时将反射光导出以及如何降低成像系统的缩束比的技术问题。
2、本发明提供了一种基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，包括：半波片2、偏振分束镜3、四分之一波片4、阶梯镜5和成像系统，所述半波片2、偏振分束镜3和四分之一波片4共线放置；
3、入射激光1依次穿过半波片2、偏振分束镜3和四分之一波片4后垂直入射到阶梯镜5上，阶梯镜5的反射光与入射光共线，所述反射光穿过所述四分之一波片4并经过所述偏振分束镜3反射，进入所述成像系统，成像系统输出最终的倾斜波前。
4、优选地，所述偏振分束镜3为激光线偏振平板分束镜或激光偏振分束棱镜。
5、优选地，还包括扩束系统，所述扩束系统包括扩束系统第一透镜16和扩束系统第二透镜17，所述扩束系统第一透镜16为凹透镜，扩束系统第二透镜17为凸透镜；入射激光1依次穿过半波片2、偏振分束镜3和四分之一波片4后，再依次穿过扩束系统第一透镜16和扩束系统第二透镜17，垂直入射到阶梯镜5上。
6、还包括反射镜20，所述反射镜20设置于偏振分束镜3和阶梯镜5之间，能够对偏振分束镜3和阶梯镜5之间的光路进行折叠。
7、还包括反射镜20，所述反射镜20设置于偏振分束镜3和四分之一波片4之间、所述反射镜20设置于四分之一波片4和扩束系统第一透镜16之间或所述反射镜20设置于扩束系统第二透镜17和阶梯镜5之间。
8、优选地，所述成像系统对光束直径进行调节，从而改变激光倾斜波前角，使激光满足相位匹配条件；所述成像系统为双透镜成像系统7、单透镜成像系统10、三透镜成像系统12或多透镜成像系统中的一种。
9、优选地，还包括成像系统半波片19，所述偏振分束镜3的反射光穿过所述成像系统半波片19进入所述成像系统。
10、优选地，所述双透镜成像系统7包括双透镜成像系统第一透镜6和双透镜成像系统第二透镜8，双透镜成像系统7的入射光依次经过双透镜成像系统第一透镜6和双透镜成像系统第二透镜8后输出最终的倾斜波前。
11、优选地，所述三透镜成像系统12包括三透镜成像系统第一透镜15、三透镜成像系统第二透镜14和三透镜成像系统第三透镜13，三透镜成像系统12的入射光依次经过三透镜成像系统第一透镜15、三透镜成像系统第二透镜14和三透镜成像系统第三透镜13后输出最终的倾斜波前。
12、优选地，所述双透镜成像系统7、单透镜成像系统10、三透镜成像系统12或多透镜成像系统包括球面透镜、柱面透镜和离轴抛物面镜中的一种或多种。
13、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
14、(1)本发明提供的设备中的光路实现了除成像系统外所有光学器件都是共面且共线放置，极大地方便了光路搭建和调整。
15、(2)本发明提供的设备实现了激光正入射到阶梯镜中，消除了斜入射造成的光斑畸变。也使得不用考虑成像系统光学元器件是否切光等元器件和激光的干涉和阻挡问题。
16、(3)本发明的采用扩束系统扩大入射到阶梯镜上的光斑，减少激光能流密度。反射光返回时又被缩束一次，这使得成像系统可以减少缩束比。
1.一种基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，其特征在于：
6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，其特征在于：
9.根据权利要求7所述的基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的基于反射式阶梯镜的倾斜波前产生装置，其特征在于：
