[發明專利]載波包絡相位穩定性高的光參量放大系統和穩定方法

有效

• 申請號: 201610856570.X
• 申請日: 2016-09-27
• 公開（公告）號: CN107026388B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 李娜;劉鵬;白亞;宋立偉
• 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: H01S3/13
• 分類號: H01S3/13;H01S3/131
• 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

一種載波包絡相位穩定性高的光參量放大系統和穩定方法，該系統的特點是在光參量放大的泵浦光路中插入設置熔融石英楔板對，其中一個熔融石英楔板放置于電動平移臺上。本發明的光參量放大系統能實現CEP穩定的閑置光輸出，并且具有抗環境擾動的優勢。為高次諧波、阿秒物理實驗和太赫茲源等領域提供載波包絡相位穩定的光源。

技術領域

本發明涉及光參量放大，特別是一種載波包絡相位(以下簡稱為CEP)穩定性高的光參量放大系統和穩定方法。CEP穩定的光源在高次諧波、阿秒物理實驗和太赫茲源等領域具有十分重要的意義。

背景技術

隨著超短脈沖激光技術的發展，激光的脈寬已經達到周期量級。在周期量級強激光場與物質相互作用過程中，CEP在很大程度上決定瞬時脈沖的電場強度。在與瞬時電場強度相關的實驗中，CEP不同將導致不同的物理現象，例如：高次諧波的截止區能量，少周期紅外光電離輻射的太赫茲波，阿秒物理等。這就對光源的CEP穩定性提出了更高的要求和挑戰。

最早在2002年，A.等就提出利用光學參量放大(以下簡稱為OPA)的基本原理來實現超短激光脈沖的CEP被動穩定。理論研究表明OPA過程中信號光與泵浦光的CEP在放大過程中保持不變，而閑置光的CEP則與兩者的差值有關，當信號光是泵浦光的一部分經過自相位調制展寬得到時，信號光與泵浦光的相位差是常數，與泵浦光的CEP是否變化無關，因此閑置光就是CEP被動穩定的。基于OPA過程產生CEP被動穩定的閑置光已有人在2011年實現(“Generation of carrier-envelope phase stabilized intense 1.5cyclepulses at 1.75μm”OpticsExpress，Vol.19Issue7，pp.6783-6789)，測量CEP仍有漂移，CPE抖動的均方根(RMS)為400～600mrad。若想進一步減小CEP抖動量就需要找出該微小抖動的來源。Ian N.Ross等人于2002年在文章“Analysis and optimization of opticalparametric chirped pulse amplification”Journal of the Optical Society ofAmerica B-Optical Physics，Vol.19Issue12，pp.2945-2956中對光參量放大過程進行理論分析，閑置光的CEP不僅包含信號光和泵浦光的相位差，還包含相位失配相關的項。相位失配項會因環境溫度變化和光束抖動而改變。晶體溫度也會隨著激光作用時間的增加而緩慢升高，相位失配項的變化誘導CEP漂移發生。而這種因環境、晶體溫度、氣流和光束指向性抖動引起CEP漂移是無法通過簡單的OPA過程消除的。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種載波包絡相位穩定性高的光參量放大系統和穩定方法。利用調節泵浦光的CEP來抵消閑置光CEP原有的漂移，實現CEP穩定的閑置光輸出。本發明具有抗環境擾動(氣流和溫度的變化，光束方向抖動)的優勢。

本發明的方案如下：

一種載波包絡相位穩定性高的光參量放大系統，包括：飛秒激光器、激光分束片、白光產生器、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡和光參量放大器，飛秒激光器經激光分束片后分成透射光束和反射光束，所述的透射光束經白光產生器產生超連續譜相干白光作為種子光(后面統稱為信號光，因為種子光在OPA過程充當了未放大的信號光作用)，所述的反射光束為泵浦光，該泵浦光經所述的第一平面反射鏡和第二平面反射鏡與所述的信號光進入所述的光參量放大器，其特點在于，在所述的第一平面反射鏡和第二平面反射鏡之間的泵浦光路上設置熔融石英楔板對，其中一個熔融石英楔板放置于電動平移臺上，在所述的光參量放大器的輸出光路上設置有閑置光分束片，在所述的閑置光分束片的反射光方向設置CEP穩定性測量裝置，該CEP穩定性測量裝置的輸出端和計算機的輸入端相連，所述的計算機的輸出端與所述的電動平移臺的控制端相連。

所述的光參量放大器為單級或多級光參量放大器，所述的熔融石英楔板對插入任一級光參量放大器的泵浦光路中。