[發明專利]一種提高光參量啁啾脈沖放大系統信噪比的方法

無效

• 申請號: 201310037947.5
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103117507A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 鄧青華;丁磊;曾小明;謝旭東;高松;唐軍;盧振華;郝欣;黃小軍;張帆;趙潤昌;董一方
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/109;G02F1/35
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術領域

本發明屬于超短脈沖激光技術領域，具體涉及一種采用級聯穩定倍頻技術提高光參量啁啾脈沖放大系統信噪比的方法。

背景技術

近幾年，隨著超短脈沖激光技術的日趨成熟，超高峰值功率的激光技術得到了進一步發展，峰值功率已能達到百TW或PW以上，聚焦功率密度可達到10²¹W/cm²。如此超高強度的激光脈沖，可以創造極端的物態條件，可用來研究相對論領域的光與物質相互作用，如超快X光激光產生、超高次諧波產生、激光尾波場粒子加速、實驗室天體物理學及快點火機制等研究領域。然而超短激光裝置的時間信噪比降低，對于高能短脈沖與物質相互作用是非常有害的。光參量啁啾脈沖放大（OPCPA）技術是進行寬帶脈沖放大的重要途徑。參量放大是一個瞬態增益過程，能將泵浦光上的時間強度分布直接轉換至信號光的時間強度分布。而在OPCPA系統中，信號光是啁啾脈沖，放大過程中引入的時間強度分布將引起頻譜調制，最終OPCPA系統的信噪比將會因泵浦光時間強度調制而大大降低。泵浦光時間強度調制主要來源于泵浦光放大過程的ASE噪聲疊加。要提高OPCPA系統信噪比，就要減小泵浦光時間波形上的強度調制。C.Dorrer等人在泵浦光放大系統中的再生放大器內，用體布拉格光柵代替普通反射鏡，通過多通窄帶反射實現泵浦光頻譜濾波，減小泵浦光時間波形調制，實現OPCPA系統的信噪比提高。然而這種方法對于大能量輸出OPCPA系統的作用是有限的，這是因為大能量OPCPA系統的泵浦光放大系統通常來說比較復雜，再生放大器只是其中前端的放大單元，其后還有長的放大器鏈。在再生放大器段進行頻譜濾波，對最終輸出的大能量泵浦光的時間波形調制影響較小，從而不能最終實現OPCPA系統信噪比的明顯提高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種提高光參量啁啾脈沖放大系統信噪比的方法，能應用于大能量輸出的光參量啁啾脈沖放大系統。

本發明的提高光參量啁啾脈沖放大系統信噪比的方法，其特征是，所述的方法包括如下內容：

光參量啁啾脈沖放大系統中泵浦光產生放大光路所輸出的基頻泵浦光經過級聯穩定倍頻系統進行倍頻后，時間波形上的調制起伏幅度大大減小，然后經過第一反射鏡和第二反射鏡傳輸至光參量放大器；超短激光器產生的信號種子光經過脈沖展寬器展寬后，與倍頻泵浦光同時注入至光參量放大器進行非線性參量放大，使信號種子光能量增大,放大后的信號種子光經過壓縮器進行壓縮輸出。

所述的基頻泵浦光經過級聯穩定倍頻系統進行倍頻的過程中，需要采用第一倍頻晶體和第二倍頻晶體級聯方式，第一倍頻晶體和第二倍頻晶體的相關參數應與基頻種子光參數匹配。

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在光參量啁啾脈沖放大系統中的泵浦光倍頻過程中，使用兩塊晶體級聯的穩定倍頻方案，在提高泵浦光輸出能量穩定性的同時減小泵浦光時間波形上的起伏調制幅度，從而能在參量放大過程中減小給啁啾信號光引入的頻譜調制，最后在信號光壓縮后能提高超短脈沖的信噪比。

兩塊晶體級聯穩定倍頻系統中，第一塊倍頻晶體中僅產生弱的倍頻種子光，剩余基頻光和倍頻種子光同時注入至第二塊倍頻晶體，仔細調節第一塊倍頻晶體中波矢方向與光軸間夾角、兩塊倍頻晶體間的間隔實現穩定倍頻輸出，同時減小倍頻泵浦光脈沖時間波形調制。

所述級聯穩定倍頻系統可應用于小能量小口徑倍頻系統中，也可應用于大能量大口徑倍頻系統中。

所述級聯穩定倍頻系統中，可應用各種常用的倍頻非線性晶體。

采用本發明既可以改善光參量啁啾脈沖放大系統輸出穩定性，又可以提高光參量啁啾脈沖放大系統的輸出信噪比，能大大改善超短激光與物質的作用效果。本發明可廣泛應用于選擇光參量啁啾脈沖放大方案的超短激光系統中。

附圖說明

圖1是本發明的方法中采用的級聯穩定倍頻系統的光參量啁啾脈沖放大系統的實施例；

圖2是本發明的方法中采用的級聯穩定倍頻系統的實施例；

圖中，1.級聯穩定倍頻系統????2.第一反射鏡?????3.第二反射鏡?????4.脈沖展寬器?????5.光參量放大器?????6.壓縮器?????7.第一倍頻晶體?????8.第二倍頻晶體。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。