[發明專利]穩定的高對比度飛秒激光脈沖種子源

無效

• 申請號: 201310102512.4
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103208734A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 李妍妍;冷雨欣;郭曉楊;許毅;鄒曉;李儒新;徐至展
• 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: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/13;G02F1/39;G02F1/37
• 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

本發明涉及超短激光脈沖，特別是一種穩定的高對比度飛秒激光脈沖種子源。該裝置通過光學參量放大過程把交叉偏振波產生的低能量高對比度飛秒激光脈沖進行放大，再經過補償壓縮，實現了高對比度超短激光脈沖的長期穩定輸出。

背景技術

隨著激光技術的高速發展，高功率激光系統的聚焦功率密度已達到>10²²W/cm²，在不久的將來可能會達到>10²⁵W/cm²，在這樣的極端強度下，超強超短激光脈沖的時域對比度已成為強場激光物理等前沿研究中一個關鍵的因素。超強超短激光脈沖的時域對比度定義為主脈沖強度與其它衛星脈沖或是自發放大輻射（ASE）強度的比值。

目前，已有多種實用的提高脈沖時域對比度的方法，例如：可飽和吸收體（SA）技術、雙啁啾脈沖放大（DCPA）技術，交叉偏振波產生（XPW）技術，光學參量放大（OPA）技術等。可飽和吸收體技術是一種簡單傳統的方法，但是提升對比度能力不強。雙啁啾脈沖放大技術可有效提高對比度，但成本較高，結構較復雜。交叉偏振波產生技術結構簡單，使用方便，能產生寬帶的超短激光脈沖，但是對比度提高受偏振片消光比的限制，對于未來更高聚焦功率密度下要求的更高的對比度無法滿足，并且非線性晶體需要工作在較高的功率密度下，容易在工作的過程中被打壞，長期工作穩定性較差。光學參量放大技術擺脫了偏振片消光比的限制，可有效提升脈沖的對比度，獲得大能量穩定輸出。如果把交叉偏振波產生技術與光學參量放大技術結合起來，控制交叉偏振波產生的入射能量，產生穩定的低能量高對比度的寬帶超短激光脈沖，然后再經過光學參量放大過程對此激光脈沖進行放大，在同等輸出能量水平下，既可以實現超短激光脈沖的穩定輸出，也可以保證超短激光脈沖高的時域對比度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種穩定的高對比度飛秒激光脈沖種子源。此裝置既避免了大能量下交叉偏振產生過程中晶體的嚴重損傷問題，也實現了高對比度激光脈沖的長期穩定輸出。為激光與物質相互作用的超快領域提供了可靠的激光光源。

本發明的具體技術解決方案如下：

一種穩定的高對比度飛秒激光脈沖種子源，包括泵浦源，其特點在于其構成：在所述的泵浦源輸出的泵浦光方向依次是分束片、偏振片、第一透鏡、置于真空管腔中的空心光纖，第一色散補償裝置、第一反射鏡、第二反射鏡、第二透鏡、交叉偏振波產生裝置、半波片以及第三反射鏡，在所述的分束片的反射光束方向依次是二次諧波產生裝置、第四反射鏡，在所述的第三反射鏡的反射光束方向和第四反射鏡的反射光束方向的交點位置為光學參量放大器，在光學參量放大器輸出光束方向為第二色散補償裝置，其工作過程如下：

所述的泵浦源輸出的泵浦光束經過分束片后被分成透射光束和反射光束，所述的透射光束經過偏振片進行檢偏后再經第一透鏡聚焦進入所述的的空心光纖進行整形濾波，整形濾波后的激光光束經第一色散補償系統進行色散補償壓縮，經第一反射鏡、第二反射鏡反射后，再經第二透鏡聚焦進入交叉偏振波產生裝置產生高對比度的飛秒超短激光脈沖，該飛秒超短激光脈沖作為信號光依次經過半波片、第三反射鏡進入光學參量放大器中的非線性晶體內，所述的反射光束經過二次諧波產生裝置產生倍頻光，該倍頻光作為泵浦光經第四反射鏡進入光學參量放大器（16）中的非線性晶體內，與進入的信號光相互作用得到放大的信號光，該放大的信號光經第二色散補償系統進行色散補償壓縮后輸出長期穩定的高對比度飛秒超短激光脈沖。

所述的光學參量放大器中的非線性晶體為β-偏硼酸鋇晶體（BBO）、三硼酸鋰晶體（LBO）、硼酸鉍晶體（BIBO）或磷酸鈦氧鉀晶體（KTP）。

所述的二次諧波產生裝置的非線性晶體為β-偏硼酸鋇晶體（BBO）、三硼酸鋰晶體（LBO）或硼酸鉍（BIBO）晶體。

所述的交叉偏振波產生裝置中的非線性晶體為氟化鈣（CaF₂）晶體或氟化鋇（BaF₂）晶體置于真空環境中。

所述的第一色散補償系統和第二色散補償系統為啁啾鏡對或是石英片。

本發明的優點與創新點為：

1．本裝置結合了交叉偏振波產生技術與光學參量放大技術各自的優點，在同等輸出能量的情況下，既避免了大能量下交叉偏振波產生技術中非線性晶體的嚴重損傷問題，又保證了高的脈沖時域對比度，提高了系統的長期工作穩定性。

2．本裝置利用空心光纖對激光脈沖進行整形濾波，消除了光束指向性等造成的抖動性影響。

附圖說明