[發(fā)明專利]寬帶高效激光放大裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510014607.X
• 申請(qǐng)日: 2015-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN104600554B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒曉;李朝陽;李妍妍;郭曉楊;冷雨欣;陸效明;許毅;李儒新;徐至展
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): H01S3/10
• 分類號(hào): H01S3/10;H01S3/16
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光放大裝置，特別是一種適用于超短脈沖激光的寬帶高效激光放大裝置。

背景技術(shù)

隨著超強(qiáng)超短激光技術(shù)的發(fā)展，飛秒激光的放大技術(shù)早已成為本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前，高功率飛秒激光被廣泛應(yīng)用于激光與物質(zhì)相互作用、激光微加工、激光醫(yī)療等研究領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要的技術(shù)手段。然而，如何提高放大后的光束質(zhì)量則成為飛秒激光放大技術(shù)的難題之一。

目前，可適用于皮秒乃至飛秒的超短脈沖激光放大裝置主要是CPA裝置(即啁啾脈沖放大裝置)和OPCPA裝置(即光參量啁啾脈沖放大裝置)。如圖1所示，其主要原理是將超短脈沖在時(shí)間上展寬后再經(jīng)由激光放大裝置進(jìn)行激光放大，然后經(jīng)壓縮器壓縮至超短脈沖，從而提高超短脈沖的放大效率(參見P.MAINE etc.，Generation of Ultrahigh Peak Power Pulses by Chirped Pulse Amplification,IEEE journal of quantum electronics,24,398-403,(1988))，但是這兩種裝置在傳統(tǒng)意義上存在著增益帶寬較窄、放大效率較低、對(duì)比度難以進(jìn)一步提高等缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)限制了飛秒激光技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。

板條激光放大裝置由于其良好的熱導(dǎo)性能，成為大功率激光裝置的選擇之一。其工作原理是利用板條激光增益介質(zhì)的大尺寸，使得信號(hào)光多次經(jīng)由增益介質(zhì)進(jìn)行放大(參見Hua Lin,Jinfeng Li,and Xiaoyan Liang,105 W,<10 ps,TEM00 laser output based on an in-band pumped Nd:YVO4Innoslab amplifier,Opt.Lett.37,2634(2012))，但是，這種非穩(wěn)腔的設(shè)計(jì)增大了放大腔的像差，影響了輸出光斑的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明致力于對(duì)以上缺點(diǎn)的改善，提供一種適用于超短脈沖激光的寬帶高效激光放大裝置。該裝置可將超短脈沖激光在時(shí)間和空間上同時(shí)進(jìn)行展寬后再進(jìn)行放大。本發(fā)明具有冷卻效果好、放大效率高、增益帶寬寬和對(duì)比度較高等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種適用于超短脈沖激光的寬帶高效激光放大裝置，該裝置包括該裝置包括展寬器、壓縮器和放大器，其特點(diǎn)在于，所述的壓縮器由第一光柵、第二光柵和直角折返鏡構(gòu)成，所述的放大器由板條增益介質(zhì)和泵浦源構(gòu)成，上述元部件的位置關(guān)系如下：待放大的短脈沖激光經(jīng)展寬器展寬為長(zhǎng)脈沖激光、經(jīng)第一光柵的上部衍射和第二光柵上部衍射、經(jīng)所述的板條增益介質(zhì)放大后，經(jīng)直角折返鏡折返、再經(jīng)所述的第二光柵的下部衍射、第一光柵的下部衍射，輸出放大的短脈沖激光，所述的第一光柵和第二光柵相互平行，所述的長(zhǎng)條形光束與板條增益介質(zhì)的寬度相匹配。

所述的板條增益介質(zhì)是由摻釹釔鋁石榴石、釹玻璃、鈦寶石、摻鉻硒化鋅、摻鉻硫化鋅、摻銩氟化鋰釔、摻銩鋁酸釔、硼酸鋇、三硼酸鋰、磷酸氧鈦鉀、或三硼酸氧鈣釔制成的。

所述的泵浦源的泵浦方式為端面泵浦或側(cè)面泵浦。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明將超短脈沖在時(shí)間及空間上同時(shí)展寬后放大，從而將超短脈沖放大能力進(jìn)一步提高。

2、本發(fā)明將放大裝置與壓縮裝置合為一體，節(jié)省系統(tǒng)空間，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊的特點(diǎn)。

3、本發(fā)明通過不同波長(zhǎng)光學(xué)路徑不同，過濾掉部分自發(fā)輻射產(chǎn)生的非可用波段的光，從而提高了放大后光束的對(duì)比度。

4、本發(fā)明克服了典型CPA裝置增益帶寬窄、冷卻效果較差等缺點(diǎn)。在本發(fā)明通過調(diào)整不同部位泵浦光的強(qiáng)度將光譜調(diào)整為平頂形。

5、本發(fā)明通過調(diào)整不同晶體位置不同相位匹配角，將OPCPA裝置的放大光譜進(jìn)一步展寬。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的傳統(tǒng)CPA裝置以及板條激光放大裝置示意圖。

圖2是本發(fā)明寬帶高效放大裝置實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明寬帶高效放大裝置實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

先請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明寬帶高效放大裝置實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明寬帶高效激光放大裝置包括展寬器2、第一光柵4、第二光柵5、板條增益介質(zhì)6、用于泵浦的激光二極管陣列7以及直角折返鏡8。