CN1133094C - 超短脉冲啁啾光参量激光放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种参量激光放大器，特别是涉及啁啾飞秒光参量激光放大器。本发明由空心柱透镜或半边柱透镜、非线性激光晶体、泵浦光源和啁啾光脉宽压缩器构成飞秒光参量放大器。本发明结构简单，价格便宜，实用性强。
Description
技术领域
本说明涉及一种参量激光放大器，特别是涉及啁啾飞秒光参量激光放大器。
背景技术
飞秒超短脉冲激光是物理学、生物学、医学、化学等各学科和各应用领域研究超快过程的最佳手段。超短脉冲可实现太瓦级超高功率激光，是研究超强过程的工具。超短脉冲激光和超强激光是目前激光领域重大研究方向。
目前产生飞秒强激光的技术是使用锁模技术产生飞秒激光脉冲序列，然后将其展宽成纳秒、亚纳秒啁啾脉冲再放大压缩，如美国Spectra-Physics公司1993年以来投放市场的Quant-Ray TSA型钛宝石飞秒激光放大器，是氩离子激光泵浦的锁模飞秒激光器产生的50～80fs，82MHz脉冲激光经脉冲展宽后展宽成纳秒或亚纳秒的啁啾脉冲，此啁啾脉冲经隔离/选单器，变为10Hz，低重复频率后注入钛宝石放大级，放大后再经啁啾压缩，得到高功率飞秒放大脉冲，此激光器技术复杂，价格高。
发明内容
本发明的目的在于克服目前飞秒强脉冲激光系统很复杂的缺陷，从而提供一种简单的由空心柱透镜或半边柱透镜、非线性激光晶体、泵浦光源和啁啾光脉宽压缩器构成的飞秒光参量放大器，简化了装置。
本发明的目的是这样实现的：
以图1为例，平凸空心柱透镜2放置于时间啁啾的参量激光7的前方，参量激光7穿过空心柱透镜2的空心部位，入射到非线性晶体4被参量放大，非线性激光晶体4的中心在平凸空心柱透镜2的焦点处。放大级泵浦光1经空心柱透镜2的非空心部位会聚到非线性激光晶体4上，以会聚光代替光束扫描，多入射角泵浦非线性激光晶体4。被非线性激光晶体4放大的参量激光6进入啁啾光脉宽压缩器8压缩成超高功率的超短脉冲，可达到TW级飞秒激光，是一个超短脉冲啁啾参量激光器。
本发明的啁啾参量放大器是以平凸空心柱透镜2，产生会聚光束，会聚光束具有不同的入射角代替光束扫描(不用电光晶体束偏转)，泵浦非线性激光晶体4，作为啁啾宽带放大器，可独立放大任何已有的啁啾激光。
本发明在参量放大中不需要加光学延迟系统完成泵浦光与被放大的啁啾参量脉冲达到高精度同步的需求，故而是一个简化的放大系统。
还可以在非线性激光晶体4和啁啾光脉宽压缩器8之间的光轴方向上顺次加上双凸空心柱透镜或双凸半边柱透镜3和非线性激光晶体5，其中非线性激光晶体4、5分别放置于双凸空心柱透镜3的2倍焦点处，构成多级超短脉冲啁啾光参量激光放大器。
所用的非线性激光晶体可以是BBO，LBO或KTP。
所有光学元件都安装在光学调整架上。
所有的啁啾光脉宽压缩器8可以是双光栅压缩器、单光栅压缩器或非线性光学晶体压缩器。
本发明的超短脉冲啁啾光参量激光放大器简化了锁模、展宽、选单、放大等已有的飞秒激光技术，结构简单，造价低。
附图说明
图1是实施例1的单级超短脉冲啁啾光参量激光放大器，
图2是实施例2的飞秒啁啾光参量激光放大器，
图3是实施例3的单级超短脉冲啁啾光参量激光放大器，
其中：1放大级泵浦光，2平凸空心柱透镜或半边柱透镜，3双凸空心柱透镜或半边柱透镜，4、5非线性激光晶体，6被放大的啁啾参量激光脉冲，7时间啁啾的参量激光，8啁啾光脉宽压缩器。
具体实施方式
实施例1：
按照图1制作一台飞秒啁啾光参量激光放大器。放大级泵浦光1经平凸空心柱透镜2偏折会聚，泵浦非线性激光晶体4。时间啁啾的参量激光7经空心柱透镜的空心部位入射到非线性激光晶体4。空心柱透镜只会聚泵浦光而不会聚信号激光，会聚光束含有不同入射角，代替光束扫描实现角度扫描放大时间啁啾的参量激光7。被放大的啁啾参量激光6进入光脉宽压缩器8压缩成超高功率超短脉冲，可达到TW级飞秒激光。
实施例2：
按照图2制作一台飞秒啁啾光参量放大器，泵浦光1经平凸空心柱透镜2偏折会聚到非线性激光晶体4，再经双凸空心柱透镜3偏折会聚到非线性激光晶体5，用光束会聚代替光束扫描实现角度调谐放大宽带啁啾参量激光。时间啁啾参量激光7穿过平凸空心柱透镜2的空心部位入射到非线性激光晶体4被参量放大，再经双凸空心柱透镜3的空心部位进入非线性激光晶体5被再次放大。非线性激光晶体4、5分别放置于双凸空心柱透镜3的2倍焦点处，非线性激光晶体4的中心在平凸空心柱透镜的2的焦点处，被参量放大的激光脉冲6进入啁啾光脉宽压缩8压缩成超高功率超短(飞秒)脉冲。
实施例3：
按照图3制作一台单级超短脉冲啁啾光参量激光放大器。结构如实施例1，但用一块平凸半边柱透镜2代替平凸空心柱透镜作为泵浦光束1的偏折器。用会聚光束的会聚角代替光束扫描产生的扫描角实现宽带啁啾激光的放大。放大的参量激光6经啁啾光脉宽压缩器8压缩成超高功率超短脉冲激光，可达到TW级激光。
Claims (4)
1.一种超短脉冲啁啾光参量放大器，其特征在于：由平凸空心柱透镜(2)、非线性激光晶体(4)构成参量放大器，再加上啁啾光脉宽压缩器(8)，构成超短脉冲啁啾光参量激光放大器：
平凸空心柱透镜(2)放置于参量激光(7)的前方，参量激光(7)穿过空心柱透镜(2)的空心部位，入射到非线性晶体(4)被参量放大，非线性激光晶体(4)的中心在平凸空心柱透镜(2)的焦点处，放大级泵浦光(1)经空心柱透镜(2)的非空心部位会聚到非线性激光晶体(4)上；被非线性激光晶体(4)放大的参量激光(6)进入啁啾光脉宽压缩器(8)压缩成超高功率的超短脉冲而成一个超短脉冲啁啾参量激光放大器；
所有光学元件都安装在光学调整架上；
所有的啁啾光脉宽压缩器(8)可以是双光栅压缩器，单光栅压缩器或非线性光学晶体压缩器。
2.按权利要求1所述的超短脉冲啁啾光参量激光放大器，其特征在于：在非线性激光晶体(4)和啁啾光脉宽压缩器(8)之间的光轴方向上还可以顺次加上双凸空心柱透镜(3)和非线性激光晶体(5)，其中非线性激光晶体(4)、(5)分别放置于双凸空心柱透镜(3)的2倍焦点处。
3.按权利要求1所述的超短脉冲啁啾光参量激光放大器，其特征在于：还可以将平凸空心柱透镜(2)换成半边柱透镜，构成一台单级超短脉冲啁啾光参量激光放大器。
4.按权利要求1所述的超短脉冲啁啾光参量激光放大器，其特征在于：所用的非线性激光晶体可以是BBO、LBO或KTP。
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