[發明專利]一種高對比度超短激光脈沖產生裝置

在審

• 申請號: 201410455624.2
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104269726A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 郭曉楊;冷雨欣;許毅;李妍妍;鄒曉;陸效明;李儒新
• 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: H01S3/09
• 分類號: H01S3/09;H01S3/101
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純;張寧展

技術領域

本發明涉及超快激光科學領域，尤其涉及一種高對比度超短激光脈沖產生裝置。

背景技術

隨著超短超強激光技術的發展，現在的啁啾脈沖激光放大系統已經能夠輸出聚焦功率密度超過10²⁰W/cm²的激光脈沖，在這個強度下，在激光與一些固體靶相互作用實驗中，為了避免本底噪聲或者預脈沖在主脈沖到達之前破壞掉靶丸，要求超短超強激光系統的時域脈沖對比度高于10^‐10。釹玻璃目前是唯一可以將激光脈沖放大至千焦量級的放大介質，其放大波段為近1μm，因此近1μm波段激光在激光與物質相互作用實驗中被廣泛應用。對于近1μm波段典型的啁啾脈沖放大系統來說，由于展寬器壓縮器光譜剪切、放大過程的自發輻射、光譜調制等影響，對比度一般在10^‐7左右，因此提高脈沖對比度成為一個亟待解決的問題。

國際上已經提出多種基于非線性效應的方式提高對比度，例如交叉偏振波產生技術，光參量放大和倍頻技術等等。然而，以上技術均存在尚待改進的地方。如若采用交叉偏振波產生技術，需要自行搭建一套近1μm波段啁啾脈沖放大系統，目前近1μm波段毫焦量級超短脈沖激光器尚未商品化，而且晶體易損壞，對比度提升受限于偏振器的消光比。光參量放大和倍頻技術可以采用商品化的鈦寶石飛秒激光器做為前端，但是光參量放大和倍頻裝置結構復雜，效率較低。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提出一種高對比度超短激光脈沖產生裝置，是基于介質受激拉曼散射過程提高對比度的技術。受激拉曼散射是一個頻率轉移的過程，不同的介質擁有不同的拉曼頻移，利用已有的激光器，可以通過選擇合適的介質來得到需要的激光頻率。商品化鈦寶石飛秒激光器輸出脈沖中心波長為800nm，酒精介質的拉曼頻移因此我們可以利用鈦寶石激光器提供的泵浦脈沖通過乙醇介質受激拉曼散射產生近1μm的斯托克斯脈沖。另一方面受激拉曼散射是一個三階非線性過程，泵浦脈沖的本底噪聲和預脈沖因強度弱而發生斯托克斯散射的效率低，這樣就可以得到對比度很高的斯托克斯脈沖。斯托克斯脈沖和泵浦脈沖保持相同偏振但頻率不同，可以通過色散元件如針對近1μm波段脈沖的展寬器將斯托克斯脈沖與泵浦脈沖分開。另外受激拉曼散射實驗裝置簡單，結構緊湊，調試簡單。這些優良特性使受激拉曼散射技術在提高對比度的應用方面極具前景

本發明的技術解決方案是：

一種高對比度超短激光脈沖產生裝置，特點在于其構成包括沿激光光束傳輸方向依次設置的第一透鏡、第二透鏡、非線性介質、以及至少2個串聯的第一雙色鏡和第二雙色鏡。

一種高對比度超短激光脈沖產生裝置，特點在于其構成包括沿激光光束傳輸方向依次設置的第一透鏡、非線性介質、以及至少2個串聯的第一雙色鏡和第二雙色鏡。

所述的激光源為中心波長800nm的寬帶飛秒激光。

所述的非線性介質是無水乙醇或丙酮。

所述的第一透鏡是正透鏡，所述的第二透鏡是負透鏡。

所述的第一雙色鏡和第二雙色鏡與入射光路均成45度角。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

1.本發明所使用激光源為基于鈦寶石的中心波長為800nm飛秒放大器。該激光器輸出性能優異且已商品化。

2.本發明所使用非線性介質為無水乙醇，乙醇的頻移為2928cm^‐1，乙醇材料廉價無毒，易于生產、存儲。

3.本發明所使用的斯托克斯脈沖為前向一級斯托克斯脈沖，前向斯托克斯脈沖便于和泵浦脈沖分開，使得裝置結構更加簡單。

4.中心波長為800nm的超短激光技術已經非常成熟，近1μm波段的激光放大技術也非常成熟，中心波長為800nm超短激光脈沖經過乙醇介質后，產生的一級斯托克斯脈沖中心波長近1μm。乙醇作為一個橋梁將常用的800nm激光過渡到常用的近1μm波段，十分方便，極具應用前景。

5.中心波長為800nm的超短激光脈沖可以是低對比度的，經過乙醇介質后，產生的中心波長近1μm的斯托克斯脈沖是高對比度的。

附圖說明：

圖1是本發明高對比度超短激光脈沖產生裝置的第一實施例的光路示意圖；

圖2是本發明高對比度超短激光脈沖產生裝置的第二實施例的光路示意圖；

圖3是本發明產生的高對比度激光脈沖與入射激光脈沖對比度的對比。

圖中：1‐激光源，2‐第一透鏡，3‐第二透鏡，4‐非線性介質，5‐第一雙色鏡，6‐第二雙色鏡，7‐第三雙色鏡，8‐第四雙色鏡。