[發(fā)明專利]一種高對比度超快激光產(chǎn)生裝置與相應(yīng)的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910040450.6
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN111446613A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏志義;王羨之;王兆華;宋賈俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院物理研究所
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/108;H01S3/00
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;李科

本發(fā)明提供一種超快激光產(chǎn)生裝置，包括：種子光源，其利用光參量過程產(chǎn)生種子脈沖；脈沖展寬器，用于將所述種子脈沖在時域上展寬；再生放大器，用于放大所述脈沖展寬器輸出的脈沖的能量；以及脈沖壓縮器，用于將所述再生放大器輸出的脈沖在時域上進行壓縮。本發(fā)明的超快激光產(chǎn)生裝置利用光參量過程產(chǎn)生高時間對比度的種子脈沖，最終得到高時間對比度的超快激光脈沖，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超快激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高時間對比度超快激光的產(chǎn)生裝置和相應(yīng)的方法。

背景技術(shù)

隨著啁啾脈沖放大技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)可以得到百焦耳量級的超強飛秒激光脈沖，結(jié)合超短脈寬，峰值功率超過了PW，聚焦后焦點處的功率密度達到了10²²W/cm²。在這樣高的功率密度下，飛秒激光的時間對比度對于強場物理而言至關(guān)重要。所謂激光脈沖的時間對比度，是指激光前沿的預(yù)脈沖以及各種背景噪聲與主脈沖之間的強度比值。

再生放大作為啁啾脈沖放大技術(shù)中最常用的高增益放大方式，廣泛應(yīng)用于各種飛秒激光放大器中。由于自發(fā)輻射效應(yīng)(Amplified Spontaneous Emission，ASE)和選頻元件有限的消光比等因素，放大激光脈沖不可避免地存在背景噪聲，如果沒有采取任何其他改善對比度的技術(shù)，最后輸出的激光的對比度一般只有10^-5～10^-6左右。而且由于自發(fā)輻射通常在納秒尺度，遠長于飛秒主脈沖，也會占據(jù)一部分能量，如果不進行處理，在后續(xù)放大過程中，主脈沖能量在總能量中的占比會進一步降低。

目前，降低再生放大輸出脈沖的納秒背景噪聲的方法主要有兩類，一類是把再生放大輸出的脈沖通過交叉偏振濾波技術(shù)過濾其背景噪聲，即將再生放大輸出的脈沖聚焦至合適的功率密度再通過非線性系數(shù)較高的晶體，利用其中的三階非線性效應(yīng)來過濾功率密度較低的背景噪聲成分，這種方法需要再生放大輸出的脈沖盡量接近傅里葉轉(zhuǎn)換極限，需要對再生放大過程進行很好的色散管理；另一類是大能量高對比度種子注入的方法，即對振蕩器產(chǎn)生的種子脈沖進行預(yù)放大，然后通過可飽和吸收提升種子脈沖的對比度，再注入再生放大器中，利用種子本身時間對比度較高的特性，降低再生放大過程中的背景噪聲成分，但這種方法在振蕩器與再生放大器之間又添加了預(yù)放大和可飽和吸收體兩個模塊，系統(tǒng)復(fù)雜度比較高，成本也更高。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種超快激光產(chǎn)生裝置，包括：

種子光源，其利用光參量過程產(chǎn)生種子脈沖；

脈沖展寬器，用于將所述種子脈沖在時域上展寬；

再生放大器，用于放大所述脈沖展寬器輸出的脈沖的能量；以及

脈沖壓縮器，用于將所述再生放大器輸出的脈沖在時域上進行壓縮。

根據(jù)本發(fā)明的超快激光產(chǎn)生裝置，優(yōu)選地，所述種子光源為光參量振蕩器。

根據(jù)本發(fā)明的超快激光產(chǎn)生裝置，優(yōu)選地，所述光參量振蕩器包括：

泵浦源，用于產(chǎn)生泵浦光；

非線性晶體，其基于所述泵浦光產(chǎn)生信號光并實現(xiàn)信號光的差頻放大；和

諧振腔，所述信號光在所述諧振腔內(nèi)循環(huán)往復(fù)。

根據(jù)本發(fā)明的超快激光產(chǎn)生裝置，優(yōu)選地，所述非線性晶體為三硼酸鋰、偏硼酸鋇或磷酸二氫鉀。

根據(jù)本發(fā)明的超快激光產(chǎn)生裝置，優(yōu)選地，所述泵浦光的脈寬為飛秒量級。

根據(jù)本發(fā)明的超快激光產(chǎn)生裝置，優(yōu)選地，所述光參量過程為光參量振蕩、差頻過程或倍頻過程。

根據(jù)本發(fā)明的超快激光產(chǎn)生裝置，優(yōu)選地，所述再生放大器的增益介質(zhì)為摻鈦藍寶石或摻鐿釔鋁石榴石。