[發明專利]光參量啁啾脈沖放大裝置

無效

• 申請號: 201210138150.X
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102662289A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 瞿葉璽;李學春;潘雪;黃文發;彭宇杰;王江峰;張攀政;汪小超;張鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39;G02F1/35
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明是一種光參量啁啾脈沖放大（以下簡稱為OPCPA）裝置，主要適用于提高OPCPA的信噪比和重復頻率，其優點是結構簡單緊湊，信噪比高，重復頻率高至數kHz。

背景技術

高信噪比高重復頻率激光超短脈沖在激光加工、激光醫學、激光物理與化學等領域有著廣泛的應用前景。但是在千焦爾拍瓦超短激光脈沖打靶實驗中，光參量放大過程中的參量熒光會導致OPCPA信噪比下降，預脈沖或主脈沖底座會在主激光脈沖到來前改變或破壞靶物質，導致打靶實驗失敗。目前的主要預放增益介質摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)和釹玻璃(Nd:glass)由于熱效應的影響而不能在一定重復頻率下穩定工作，限制了OPCPA技術的廣泛應用。

目前已提出的提高信噪比的主要方法有可飽和吸收體、非線性橢圓偏振旋轉、交叉偏振波產生、非線性薩格納克(Sagnac)干涉、等離子體鏡、體布拉格光柵(VBG)光譜濾波器等。這些方法均需要額外設備，結構復雜，濾波裝置還會額外引入高階非線性效應，其信噪比降低。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種光參量啁啾脈沖放大裝置，該裝置應具有結構簡單緊湊，信噪比高，重復頻率高至數kHz的優點。

本發明的技術解決方案如下：

一種光參量啁啾脈沖放大裝置，特點在于：從啁啾脈沖鎖模激光器輸出的啁啾脈沖序列經過分束器后分成兩束，其中一束依次通過低溫Yb:YAG再生放大器、倍頻晶體后照射到非線性晶體上，另一束依次通過展寬器、所述的非線性晶體和壓縮器后輸出。

所述再生放大器可以放大注入光脈沖的能量，泵浦源為半導體激光器(LD)，放大能力10⁷，普克爾盒與LD由種子源同步觸發。

本發明的工作原理：

光參量啁啾脈沖放大裝置中由于泵浦光時間窗口效應，參量熒光通常限制在增益窗口內，因此預脈沖導致的信噪比下降在OPCPA中可以通過時間窗口增益效應得到弱化，要求泵浦光脈寬小于10ps。

再生放大器工作物質的增益線型為高斯函數，在峰值處小信號增益系數最大，而偏離峰值處小信號增益系數較小。啁啾脈沖在再生放大腔內往返多次后，偏離發射主峰的光譜由于得不到放大而在時間和光譜上越來越窄，光脈沖可被壓縮到皮秒量級，將泵浦時間窗口限定在皮秒量級，提高OPCPA的信噪比。

隨溫度降低，Yb:YAG晶體表現出受激光發射截面變大、發射譜變窄、熱導率增大的特性。將Yb:YAG晶體薄片放在由液氮制冷的真空腔內，可以實現數kHz的再生放大器。

本發明的優點在于：

1、結構緊湊，OPA的泵浦光無展寬器，不會引入高階相位噪聲。其直接利用再生放大器的增益窄化效應將OPCPA參量放大的泵浦光脈寬限制在皮秒量級，可以有效的抑制參量熒光，提高信噪比；

2、利用Yb:YAG晶體良好的熱性能，可以實現數kHz的OPCPA輸出；

3、同源OPCPA，消除了皮秒OPCPA對同步精度的要求。

附圖說明

圖1是本發明OPCPA裝置的結構示意圖。

圖中：

1－啁啾脈沖鎖模激光器；2－分束器；3－低溫Yb:YAG再生放大器；4－倍頻晶體；5－展寬器；6－非線性晶體；7－壓縮器；

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明做進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。

先請參閱圖1，圖1是本發明OPCPA裝置的結構示意圖。由圖可見，本發明光參量啁啾脈沖放大裝置，構成為：從啁啾脈沖鎖模激光器輸出的啁啾脈沖序列經過分束器后分成兩束，其中一束依次通過再生放大器、倍頻晶體后照射到非線性晶體上，另一束依次通過展寬器、所述的非線性晶體和壓縮器后輸出。

所述分束器將輸入光信號分成不同光強度的兩束光信號。

所述再生放大器可以放大注入光脈沖的能量，泵浦源為LD，放大能力10⁷，普克爾盒與LD由種子源同步觸發。

應用圖1所示的高信噪比高重復頻率OPCPA裝置，光纖鎖模激光器采用非線性偏振旋轉技術結合啁啾脈沖光譜濾波法實現，輸出中心波長1030nm，譜寬8.9nm，重復頻率15.2MHz，再生放大器為液氮制冷的低溫Yb:YAG再生放大器，OPCPA重復頻率10Hz，已經比傳統釹玻璃OPCPA提高10倍。