CN110071411B - 有源的offner展宽器 - Google Patents
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Abstract
一种有源的offner展宽器，包括凸面反射镜、凹面反射镜、光栅、屋脊反射镜、非线性晶体、泵浦源、分束镜、反射镜和延时调整器。入射光进入offner展宽器后产生空间啁啾，入射到非线性晶体。泵浦光脉冲被分为两部分，分别进入非线性晶体的不同空间啁啾部位对入射光进行放大。利用空间啁啾，在展宽器中对不同的光谱进行放大，有效抑制了后续放大的光谱红移效应和增益饱和效应，并且提高了offner展宽器的效率。本发明涉及超短超强激光领域，特别适用于大啁啾量高能量激光脉冲展宽和放大领域，具有结构紧凑，便于控制等优点。
Description
技术领域
本发明涉及超短超强激光领域，特别适用于大啁啾量高能量激光脉冲展宽和放大领域，具有结构紧凑，便于控制等优点，具体是一种有源的offner展宽器。
背景技术
啁啾脉冲放大技术是目前获取超短超强激光脉冲的经典技术，它首先利用脉冲展宽器对飞秒种子脉冲引入一定的啁啾量，使脉冲展宽，再通过放大后，利用压缩器引入与展宽器相反的啁啾量，使脉冲宽度复原。经过展宽后，脉冲的峰值功率被大大降低，在随后的放大过程中啁啾激光脉冲可以得到充分放大而不会过早产生非线性效应和放大饱和效应。基于啁啾脉冲放大技术，国内外科研人员已经获得了峰值功率达到数拍瓦(1015W)的激光脉冲，极大促进了基础物理的研究和应用，为前沿物理创造了前所未有的极端条件。
在放大倍数非常大的啁啾脉冲放大技术中心，由于在放大过程中存在的光谱红移效应，如果对展宽后的光谱没有进行光谱整形，很容易带来增益饱和效应，从而影响输出脉冲的峰值功率。现在，在一般的成熟啁啾脉冲放大系统中，展宽器作为引入啁啾量的元件，没有光谱整形的作用，普遍在对种子光展宽之后利用再生放大器，或者声光调制器进行光谱整形。前者由于没有兼顾色散补偿，所以需要加入另外的色散补偿元件，从而导致进入再生放大器的脉冲能量较小，难以准确调整，并且再生放大器是多程的放大器，给整个放大系统带来的色散巨大；而后者由于同时要兼顾系统的色散补偿，过多的光谱整形在声光调制器中达不到其输出要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种有源的offner展宽器。本发明具有结构紧凑，便于控制等优点。
为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：
一种有源的offner展宽器，包括由凹面反射镜、凸面反射镜和光栅构成的offner展宽器，其特点在于，还包括由相互平行的分束镜和反射镜，以及延时调整系统和满足对应入射光和泵浦光光参量放大的非线性晶体构成的光学参量放大系统，以及屋脊反射镜；
入射光射入所述的offner展宽器引入空间啁啾后，射入所述的非线性晶体；
泵浦光射入所述的分束镜，经该分束镜分束后，其透射光经所述的反射镜发射后，由延时调整系统调整延时以及入射角度后，入射到所述的非线性晶体；
空间啁啾的入射光，其需要放大的长波波段和短波波段分别与两束泵浦光在非线性晶体中发生光参量放大效应，入射光的能量增大，随后入射到所述的屋脊反射镜，经该屋脊反射镜反射后，再次进入所述的offner展宽器补偿空间啁啾。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实现了对光谱空间啁啾的放大，利用offner展宽器带来的空间啁啾，对脉冲内不同光谱进行放大。由于光参量放大单通放大系数较高，能有效地对宽光谱脉冲的光谱整形，减少了放大过程带来的光谱红移效应和增益饱和效应，实现大能量啁啾脉冲放大过的程。
附图说明
图1为本发明有源的offner展宽器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明的大啁啾量激光环形光栅压缩器作进一步的详细阐述，以求更为清楚地理解本发明的结构组成情况，但不能以此来限制本发明专利的保护范围。
请参阅图1，图1为本发明有源的offner展宽器实施例的结构示意图，如图所示，包括由一块凹面反射镜1、一块凸面反射镜2、和一块光栅3构成的一通offner展宽器001，由相互平行的一块分束镜5、一块反射镜6、一块非线性晶体8和一个延时调整系统7构成的光学参量放大系统，以及一块屋脊反射镜4。所述的反射镜采用镀45°全反射介质膜的光学平面镜，反射率大于99.5％；所述的分束镜分光比按照光放大对光谱整形的要求。
本发明有源的offner展宽器实施例的工作过程如下：
在啁啾脉冲放大最初的震荡器发出的种子光按照预先设定的入射方向入射至光栅3，入射光方向由offner展宽器001的设计所决定。随后分别经过光栅3衍射，凹面反射镜1、凸面反射镜2以及第二次凹面反射镜1的反射回到光栅3，经光栅3第二次衍射之后带来空间啁啾。不同波长的光经过的光程不同，长波分量光程长，短波分量光程短。图1中虚线表示光谱中最长波长分量，点划线表示光谱中最短分量。随后，空间啁啾后的入射光入射到非线性晶体8中，不同非线性晶体的光轴不同，根据非线性晶体的特性以及入射光和泵浦光的光谱带宽决定光轴与入射光方向的夹角。
同时，由泵浦源发出的泵浦光02，经过分束片5分束，透射光经过反射镜6反射后，同时进入延时调整系统7。在延时调整系统7中调整泵浦光的延时，使泵浦光在非线性晶体8中与入射光发生非线性反应时，在时间域内完全包含入射光；同时调整泵浦光入射到非线性晶体的角度，令泵浦光和入射光的夹角满足其在非线性晶体中发生反应所需的非共线角，非共线角由非线性晶体的种类以及入射光和泵浦光的光谱带宽所决定。随后入射到种子光所需放大光谱对应的非线性晶体位置，对应位置由offner展宽器001的参数以及入射光的光谱决定。泵浦光与获得空间啁啾的种子光的不同光谱在非线性晶体中产生非线性效应，所需要放大的光谱脉冲获得能量放大。对分束片的分光比、泵浦光和入射光的延时以及泵浦光与入射光之间的非共线角的调整，可以有效地调整入射光不同光谱的放大倍数，达到光谱整形的效果。泵浦光在图1中用点虚线表示。
随后，获得光参量放大的入射光经所述的屋脊反射镜反射，重新进入单通的offner展宽器，补偿之前所带来的空间啁啾，之后沿入射光的反方向出射，最终完成对种子光的展宽。
本发明主要应用于大啁啾量激光脉冲的展宽和放大。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体描述和显示了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。
Claims (1)
1.一种有源的offner展宽器，包括由凹面反射镜(1)、凸面反射镜(2)、和光栅(3)构成的offner展宽器(001)，其特征在于，还包括由相互平行的分束镜(5)和反射镜(6)，及延时调整系统(7)和非线性晶体(8)构成的光学参量放大系统(002)，以及屋脊反射镜(4)；
入射光(01)射入所述的offner展宽器(001)引入空间啁啾后，射入所述的非线性晶体(8)；
泵浦光(02)射入所述的分束镜(5)，经该分束镜(5)分束后，其透射光经所述的反射镜(6)反射后，由延时调整系统(7)调整延时以及入射角度后，入射到所述的非线性晶体(8)；
在延时调整系统(7)中调整泵浦光的延时，使泵浦光在非线性晶体(8)中与入射光发生非线性反应时，在时间域内完全包含入射光；同时调整泵浦光入射到非线性晶体的角度，令泵浦光和入射光的夹角满足其在非线性晶体中发生反应所需的非共线角，非共线角由非线性晶体的种类以及入射光和泵浦光的光谱带宽所决定；
空间啁啾的入射光，其需要放大的长波波段和短波波段分别与两束泵浦光在非线性晶体(8)中发生光参量放大效应，入射光的能量增大，随后入射到所述的屋脊反射镜(4)，经该屋脊反射镜(4)反射后，再次进入所述的offner展宽器(001)补偿空间啁啾。
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