[發(fā)明專利]光學(xué)鎖定的高能量OPO-OPA

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180068573.2
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103392273A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E.米薩克
• 申請（專利權(quán)）人: 洛克希德馬丁公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/098
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;湯春龍

概述

本文件涉及一種穩(wěn)健、緊湊、高能量的激光脈沖源。其足夠堅(jiān)固使得其可以可靠地在移動平臺上使用，并且可緊湊地建造。

優(yōu)先權(quán)

本申請根據(jù)35U.S.C.§119(e)要求2010年12月30日申請的美國臨時申請第61/428,368號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。

發(fā)明背景

以不存在能量儲存材料的波長的高能量皮秒級激光器通常依賴于光學(xué)參量放大(OPA)。參量增益是瞬時過程，其僅當(dāng)存在泵浦脈沖時存在。這要求將被放大的信號脈沖與泵浦脈沖較好地同步。信號與泵浦之間的任何時間抖動被轉(zhuǎn)化成振幅和光譜移位(抖動)。減輕時間同步困難的一個設(shè)計(jì)選擇是將信號脈沖展寬至納秒體系并使用納秒級泵浦激光器。

然而，脈沖展寬器和壓縮器具有其自身的特定困難。常規(guī)脈沖展寬器和壓縮器是非常大型的裝置，其具有以亞毫米規(guī)模的對準(zhǔn)公差的許多小型組件。小型脈沖展寬器可能需要多達(dá)8立方英尺的體積。適合于高能量、皮秒級脈沖的脈沖展寬器甚至將更大。此外，因?yàn)槊}沖展寬器的公差可比得上干涉計(jì)的公差，且因?yàn)樨灤┭b置的對準(zhǔn)需求是以亞毫米規(guī)模，所以脈沖展寬器是大型、笨重、昂貴的裝置，其對振動、灰塵和任何其它潛在的擾動源非常敏感。難以在實(shí)驗(yàn)室設(shè)定中配置和維持穩(wěn)定，且完全不適合使用于任何種類的場地或移動環(huán)境中。

典型的脈沖壓縮器就總體積、組件、公差、對準(zhǔn)需求、高成本、低效率而言類似于典型的脈沖展寬器，且一般不適合使用于除實(shí)驗(yàn)室設(shè)定之外的任何地方。

光學(xué)參量放大器(OPA)的增益系數(shù)直接涉及泵浦脈沖強(qiáng)度。使用短泵浦脈沖具有增加強(qiáng)度以及增加混合晶體損壞閾值的優(yōu)點(diǎn)(損壞閾值通量近似作為脈沖寬度的平方根而增加)。因此想要將皮秒級激光器作為泵浦使用。但是如前文所提到，這使時間同步成為極難的任務(wù)，這是因?yàn)橐赃@種脈沖寬度，系統(tǒng)抖動比單個激光脈沖的寬度大很多。

過去使用納秒激光器以泵抽OPA的工作依賴于將納秒激光器與主振蕩器光學(xué)或電子地電同步。使用精確電子延遲箱以重疊混合晶體內(nèi)的信號和泵浦脈沖。當(dāng)激光脈沖是以多個納秒的時間體系時可使用這種技術(shù)。種子納秒激光器本身具有納秒數(shù)量級的時間抖動。然而，對于皮秒級激光器，時間抖動將為100ps左右或更小的數(shù)量級。以這種公差和持續(xù)時間，電子延遲箱和類似裝置根本不夠快以有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

此外，考慮到移動或場地應(yīng)用，脈沖展寬器和脈沖壓縮器應(yīng)優(yōu)選地被省略，因?yàn)槠鋵す庀到y(tǒng)的可靠性或穩(wěn)定性沒有作出貢獻(xiàn)。因此在本領(lǐng)域中制造在不使用脈沖展寬/壓縮或電子延遲組件的情況下能夠同步的激光系統(tǒng)將是優(yōu)勢。

發(fā)明概要

本文中討論的系統(tǒng)和方法的一些變化涉及一種光學(xué)鎖定的高能量自同步激光放大系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：鎖模激光源；光學(xué)參量振蕩器(OPO)，其中所述振蕩器由來自所述泵浦激光源的脈沖序列驅(qū)動；和光學(xué)參量放大器(OPA)；其中所述脈沖序列的時序是基于OPA光學(xué)腔的大小；和其中由脈沖序列的至少一部分驅(qū)動OPA，從而導(dǎo)致OPO和OPA自同步。

在一些變化中，OPA包括串聯(lián)安置且與第二OPA光學(xué)連接的第一OPA。在其它變化中，泵浦激光源是皮秒激光器。在另外其它變化中，OPA是雙通OPA。

在一些變化中，系統(tǒng)還包括第一反饋回路，其包括：安置在泵浦源與OPO之間的光路上的第一光學(xué)隔離器；安置在OPO與所述OPA之間的光路上的至少一個鏡面；安置在所述鏡面與所述第一光學(xué)隔離器之間的光路上的第二光學(xué)隔離器；和安置在所述第一光學(xué)隔離器與所述第二光學(xué)隔離器之間的光路上的第一激光放大器。在其它變化中，所述系統(tǒng)還包括第二反饋回路，其包括：安置在第一OPA與第二OPA之間的光路上的至少第二鏡面；安置在所述第二鏡面與第一光學(xué)隔離器之間的光路上的第三光學(xué)隔離器；和安置在所述第一光學(xué)隔離器與所述第三光學(xué)隔離器之間的光路上的第二激光放大器。

在一些變化中，系統(tǒng)還包括安置在激光源與OPO之間的光路上的第一脈沖拾取器；安置在第一脈沖拾取器與OPO之間的光路上的第一分束器；與第一分束器光學(xué)通信的第一激光放大器；和安置在第一激光放大器與OPA之間的光路上的第一光學(xué)隔離器。在其它變化中，系統(tǒng)還包括安置在第一分束器與OPO之間的光路上的第二脈沖拾取器；安置在第二脈沖拾取器與OPO之間的光路上的第二分束器；與第二分束器光學(xué)通信的第二激光放大器；和安置在第二激光放大器與第二OPA之間的光路上的第二光學(xué)隔離器。