CN114552352A - 用于多路参量放大的时分复用泵浦源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于多路参量放大的时分复用泵浦源，包含单频连续激光器、声光调制器、脉冲整形单元、长脉冲再生放大器、多级放大器与时分复用单元。所述的长脉冲再生放大器包含Herriott光学腔，可以支持N个高精度整形光脉冲的传输放大(N≥2)。所述的时分复用单元包含N‑1个偏振分光模块，每个偏振分光模块由电光开关与偏振片构成，通过控制电光开关上加载λ/2波高电压脉冲宽度和延时，可以实现N个激光脉冲的分离。本发明克服了现有高功率激光装置中多路OPCPA系统的泵浦源结构复杂、体积庞大的缺点，使用一台时分复用的泵浦源，就可以为多路OPCPA系统提供所需的泵浦脉冲，具有结构简单、操作方便、成本低的优点。

Description

用于多路参量放大的时分复用泵浦源
技术领域：
本发明涉及高功率激光驱动器领域，尤其涉及为多路参量放大提供多束泵浦激光脉冲的应用需求，具体是一种用于多路参量放大的时分复用泵浦源。
背景技术：
超快激光技术在多个学科领域发挥着越来越重要的作用：首先，飞秒激光脉冲能够激发物质并且可以在超短时间尺度范围内对物质的后续演化进行探测，为物理、化学、生物等学科开创了新的研究方向；另外，飞秒激光脉冲具有高的光强，可用于探索光与物质相互作用新的机制。
为满足强场物理的实验需求，通常采用光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术产生超强超短激光脉冲，其基本原理是：将低能量宽带超短脉冲的脉宽展宽几个数量级，然后进行参量放大，最后使用压缩器将脉宽压缩，产生超强超短激光脉冲。其优点是，采用先展宽后放大的方式，可以实现信号光的高能量提取效率，并且在放大过程中能够保持信号光的低功率密度，避免参量晶体中的非线性效应。
在高功率激光装置中，为实现激光的更高峰值功率，通常采用多束超强超短脉冲组束打靶的方式，产生强场物理所需的超强激光实验条件，具体是将多束超强超短脉冲以一定的空间排布、同步地辐照在靶丸上。因此，需要构建多路OPCPA系统，产生实验所需的多束超强超短脉冲。由于OPCPA系统所需的泵浦脉冲能量高，为避免泵浦源中出现因脉冲峰值功率过高而引起增益介质损伤，现有技术方案采用的是每一路OPCPA系统单独配置一台泵浦源。然而，由于每一台泵浦源都包含有泵浦前端、再生放大器、多级放大器，因此，目前的多路OPCPA系统“一拖一”的泵浦源技术方案导致多路OPCPA系统的结构复杂且庞大。
为减小多路OPCPA系统的复杂性，提高泵浦源的使用效率，有必要设计一种用于多路参量放大的时分复用泵浦源技术，即使用单台泵浦源为多路OPCPA系统提供泵浦脉冲。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是，克服现有高功率激光装置中多路OPCPA系统泵浦源结构复杂、体积庞大的缺点，设计一种基于时分复用的泵浦源，可以为多路OPCPA系统提供泵浦脉冲。
本发明的技术解决方案如下：
用于多路参量放大的时分复用泵浦源，包含单频连续激光器、声光调制器、脉冲整形单元、长脉冲再生放大器、多级放大器与时分复用单元；
所述的声光调制器将所述的单频连续激光器输出的单频连续激光斩波，产生第一激光脉冲，输入所述的脉冲整形单元，产生N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲，N≥2；
所述的长脉冲再生放大器包括具有Herriott光学腔的谐振腔，用于将所述的N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲放大；
所述的多级放大器是包含多个激光放大头串联排布的单通放大器，功能是进一步放大由长脉冲再生放大器输出的具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲；
所述的时分复用单元由依次放置的N-1个偏振分光模块构成，每个偏振分光模块由电光开关与偏振片组成，功能是通过在电光开关上加载λ/2波高压脉冲，依次改变再生放大器和多级放大器输出的N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲的偏振态，通过偏振片，实现N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲的分离；
所述的多级放大器放置在所述的长脉冲再生放大器与第一个偏振分光模块之间，或者放置在任意两个相邻偏振分光模块之间。
所述的长脉冲再生放大器包含第一λ/2波片、第一偏振片、第二λ/2波片、法拉第旋光器、第二偏振片、λ/4波片、电光开关、第一反射镜、第二反射镜、激光放大头、Herriott光学腔与第三反射镜；所述的第一反射镜、电光开关、λ/4波片、第二偏振片、第二反射镜、激光放大头、Herriott光学腔与第三反射镜构成谐振腔。
所述的Herriott光学腔具有q参数保持不变的特性，即Herriott光学腔的输出光束q参数与Herriott光学腔的输入光束q参数相同。
设谐振腔的腔长L，所述的第一电光开关上升沿时间TPC满足关系：
Figure BDA0003464619540000021
式中，T2,m是第m个高精度时间整形光脉冲的脉宽(1≤m≤N)，ΔTk,k+1为脉冲时间间隔，即第k个与k+1个高精度时间整形光脉冲(1≤k≤N-1)的时间间隔，c是空气中的光速。
所述的第一激光脉冲的脉宽T1范围是：200ns≤T1≤500ns；所述的高精度时间整形光脉冲的脉宽T2,m(1≤m≤N)范围是：1ns≤T2,m≤6ns，时间间隔ΔTk,k+1≥10ns，且
Figure BDA0003464619540000022
所述的Herriott光学腔包括由相对放置的第一端面反射镜和第二端面反射镜构成的腔体。
所述的第一端面反射镜与第二端面反射镜是曲率半径相同的凹面反射镜；或者所述的第一端面反射镜是凹面反射镜，第二端面反射镜是平面反射镜。
所述的Herriott光学腔还包括第一输入耦合反射镜、第二输入耦合反射镜、第一输出耦合反射镜和第二输出耦合反射镜；在长脉冲再生放大器内，N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲经激光放大头放大后，通过第一输入耦合反射镜、第二输入耦合反射镜入射至第一端面反射镜上，进入腔体，在腔体内被第一端面反射镜与第二端面反射镜反射，进行多次往返传输，最后通过第一输出耦合反射镜和第二输出耦合反射镜导出腔体外，入射在第三反射镜上；
所述的第一输入耦合反射镜和第二输入耦合反射镜使进入腔体的输入光与Herriott光学腔的本征模满足模式匹配，所述的第一输出耦合反射镜和第二输出耦合反射镜的作用是使腔体的输出光与Herriott光学腔的本征模满足模式匹配。
所述的脉冲整形单元包含振幅调制器和任意波形发生器，所述的任意波形发生器产生高精度时间波形整形电脉冲串，通过振幅调制器加载在第一激光脉冲上。
本发明的优点如下：
(1).本发明克服了现有高功率激光装置中多路OPCPA系统的泵浦源结构复杂、体积庞大的缺点，设计一种基于时分复用的泵浦源，仅使用一台时分复用的泵浦源，就可以为多路OPCPA系统提供所需的多束泵浦脉冲。
(2).本发明仅需单路泵浦源就可满足多路OPCPA系统的需求，具有操作简单、成本低的优点。
附图说明
图1是本发明用于多路参量放大的时分复用泵浦源实施例一的结构示意图。
图2是本发明用于多路参量放大的时分复用泵浦源实施例一中，所包含的再生放大器的结构示意图。
图3是本发明用于多路参量放大的时分复用泵浦源实施例二的结构示意图。
图4是本发明用于多路参量放大的时分复用泵浦源实施例二中，所包含的再生放大器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护范围。
本发明提供一种用于多路参量放大的时分复用泵浦源。
实施例一：
先请参阅图1和图2。图1是本发明用于多路参量放大的时分复用泵浦源实施例一的结构示意图，由图1可知，构成包括：单频连续激光器1、声光调制器2、第一光纤放大器3、脉冲整形单元4、第二光纤放大器5、第一转折镜6、第二转折镜7、长脉冲再生放大器8、多级放大器9与时分复用单元10。
本实施例以N＝3为例，所述的声光调制器2用于把单频连续激光器1输出的单频连续激光斩波，产生第一激光脉冲，第一激光脉冲的脉宽范围是：200ns≤T1≤500ns；
所述的脉冲整形单元4包含振幅调制器401和任意波形发生器402，所述的任意波形发生器402产生高精度时间波形整形电脉冲串，通过振幅调制器401加载在第一激光脉冲上，产生3个具有一定时间间隔的高精度时间整形光脉冲；第m个所述的高精度时间整形光脉冲(1≤m≤3)的脉宽T2,m满足条件：1ns≤T2,m≤6ns，第k个与k+1个高精度时间整形光脉冲(1≤k≤2)的时间间隔ΔTk,k+1≥10ns，并且满足关系
Figure BDA0003464619540000031
所述的长脉冲再生放大器8包含第一λ/2波片801、第一偏振片802、第二λ/2波片803、法拉第旋光器804、第二偏振片805、λ/4波片806、电光开关807、第一反射镜808、第二反射镜809、激光放大头810、Herriott光学腔811与第三反射镜812；其中，第一反射镜808、电光开关807、λ/4波片806、第二偏振片805、第二反射镜809、激光放大头810、Herriott光学腔811与第三反射镜812构成再生放大器的谐振腔；
所述的多级放大器9是包含有多个激光放大头串联排布的单通放大器，功能是进一步放大由长脉冲再生放大器输出的具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲。
所述的时分复用单元10包含2个偏振分光模块：第一偏振分光模块10-1与第二偏振分光模块10-2，并且，每一个偏振分光模块10-k(1≤k≤2)都包含电光开关10-k-01与偏振片10-k-02；其中，第一偏振分光模块10-1放置在所述的长脉冲再生放大器8与多级放大器9之间，第二偏振分光模块10-2放置在多级放大器9之后。
单频连续激光器1输出单频连续激光，经声光调制器2斩波，产生第一激光脉冲，第一激光脉冲经第一光纤放大器3放大后，进入脉冲整形单元4，经过振幅调制器401，第一激光脉冲的时间波形被整形，产生3个具有一定时间间隔的高精度时间整形光脉冲，然后将3个高精度时间整形光脉冲经第二光纤放大器5放大、经第一转折镜6与第二转折镜7传输后，注入所述的长脉冲再生放大器8中进行放大；长脉冲再生放大器输出的3个具有s偏振态的激光脉冲，经过第一偏振分光模块10-1，第一偏振分光模块10-1中的电光开关10-1-1加载λ/2波高电压脉冲，其中一个激光脉冲与λ/2波高电压脉冲时间上不重合，经过第一偏振分光模块10-1中的电光开关10-1-1后偏振态保持不变，仍为s偏振光，被第一偏振分光模块10-1中的偏振片10-1-2反射输出，作为低能量参量放大所需的泵浦脉冲；其它2个激光脉冲与λ/2波高电压脉冲时间上重合，经过第一偏振分光模块10-1中的电光开关10-1-1后变为p偏振光，透射通过第一偏振分光模块10-1中的偏振片10-1-2，进入多级放大器9进行放大；多程放大器9输出2个大能量激光脉冲，经过第二偏振分光模块10-2，采用与上述第一偏振分光模块10-1类似的分光方法，实现2个大能量激光脉冲的分离，最终产生3路大能量激光脉冲，作为泵浦脉冲提供给3路大能量参量放大系统。
所述的Herriott光学腔811用于延长再生放大器的谐振腔长度，使再生放大器的谐振腔可以支持所述的3个高精度整形光脉冲的传输放大，即谐振腔的腔长L、高精度整形光脉冲的脉宽T2与脉冲时间间隔ΔTk，k+1、第一电光开关上升沿时间TPC满足关系：
Figure BDA0003464619540000041
其中c是空气中的光速。
所述的Herriott光学腔811包括由相对放置的第一端面反射镜811-3和第二端面反射镜811-4构成的腔体，所述的第一端面反射镜811-3与第二端面反射镜811-4是曲率半径相同的凹面反射镜，将二者的曲率半径记作R，二者间距记作d；将整形脉冲在再生放大器内单程传输时，经过第一端面反射镜811-3与第二端面反射镜811-4的总次数记作n，R、d、n满足关系：d＝R[1-cos(2π/n)]，使得所述的Herriott光学腔811具有q参数保持不变的特性，即Herriott光学腔的输出光束q参数与Herriott光学腔的输入光束q参数相同；
所述的Herriott光学腔还包括第一输入耦合反射镜811-1、第二输入耦合反射镜811-2、第一输出耦合反射镜811-5和第二输出耦合反射镜811-6；在长脉冲再生放大器8内，3个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲经激光放大头810放大后，通过第一输入耦合反射镜811-1、第二输入耦合反射镜811-2入射至第一端面反射镜上811-4，进入腔体，在腔体内被第一端面反射镜811-3与第二端面反射镜811-4反射，进行多次往返传输，最后通过第一输出耦合反射镜811-5和第二输出耦合反射镜811-6导出腔体外，入射在第三反射镜812。
所述的第一输入耦合反射镜811-1和第二输入耦合反射镜811-2使进入腔体的输入光与Herriott光学腔811的本征模满足模式匹配，所述的第一输出耦合反射镜811-5和第二输出耦合反射镜811-6的作用是使腔体的输出光与Herriott光学腔的本征模满足模式匹配。
实施例二：
先请参阅图3与图4。图1是本发明用于多路参量放大的时分复用泵浦源实施例一的结构示意图，由图1可知，构成包括：单频连续激光器1、声光调制器2、脉冲整形单元4、长脉冲再生放大器8、多级放大器9与时分复用单元10。
本实施例二以N＝4为例。所述的声光调制器2用于把单频连续激光器1输出的单频连续激光斩波，产生第一激光脉冲，第一激光脉冲的脉宽范围是：200ns≤T1≤500ns；
所述的脉冲整形单元4包含振幅调制器401和任意波形发生器402，所述的任意波形发生器402产生高精度时间波形整形电脉冲串，通过振幅调制器401加载在第一激光脉冲上，产生4个具有一定时间间隔的高精度时间整形光脉冲；第m个所述的高精度时间整形光脉冲(1≤m≤4)的脉宽T2,m满足条件：1ns≤T2,m≤6ns，第k个与k+1个高精度时间整形光脉冲(1≤k≤3)的时间间隔ΔTk,k+1≥10ns，并且满足关系
Figure BDA0003464619540000051
所述的长脉冲再生放大器8包含第一λ/2波片801、第一偏振分光棱镜802、第二λ/2波片803、法拉第旋光器804、第二偏振分光棱镜805、λ/4波片806、电光开关807、第一反射镜808、第二反射镜809、激光放大头810、Herriott光学腔811与第三反射镜812；其中，第一反射镜808、电光开关807、λ/4波片806、第二偏振分光棱镜805、第二反射镜809、激光放大头810、Herriott光学腔811与第三反射镜812构成再生放大器的谐振腔；
所述的多级放大器9是包含有多个激光放大头串联排布的单通放大器，功能是进一步放大由长脉冲再生放大器输出的具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲。
所述的时分复用单元10包含3个偏振分光模块，第一偏振分光模块10-1、第二偏振分光模块10-2、第三偏振分光模块10-3，在多级放大器9之后依次排布；长脉冲再生放大器8输出的4个激光脉冲直接注入到多级放大器9中，经多级放大器9放大后，输出4个大能量激光脉冲，激光脉冲的偏振态为s偏振光，首先通过第一偏振分光模块10-1，第一偏振分光模块10-1中的电光开关10-1-01加载λ/2波高电压脉冲，其中第1个光脉冲与λ/2波高电压脉冲时间上不重合，通过第一偏振分光模块10-1中的电光开关10-1-01后偏振态保持不变，仍为s偏振光，被第一偏振分光模块10-1中的偏振片10-1-02反射输出，作为第一路参量放大所需的泵浦脉冲；其它的3个激光脉冲与λ/2波高电压脉冲时间上重合，经过第一偏振分光模块10-1中的电光开关10-1-01后变为p偏振光，透射通过第一偏振分光模块10-1中的偏振片10-1-02；
3个激光脉冲再进入到第二偏振分光模块10-2，同样的，第二偏振分光模块10-2中的电光开关10-2-01加载λ/2波高电压脉冲，第2个光脉冲与λ/2波高电压脉冲时间上不重合，通过第二偏振分光模块10-2中的电光开关10-2-01后偏振态保持不变，仍为s偏振光，被第二偏振分光模块10-2中的偏振片10-2-02反射输出，作为第二路参量放大所需的泵浦脉冲；其它的2个激光脉冲与λ/2波高电压脉冲时间上重合，经过第二偏振分光模块10-2中的电光开关10-2-01后变为p偏振光，透射通过第二偏振分光模块10-2中的偏振片10-1-02；
类似的，其它的2个激光脉冲经过第三偏振分光模块10-3，通过在第三偏振分光模块10-3中的电光开关10-3-1上加载具有一定脉宽的λ/2波高电压脉冲和偏振片实现第3和第4个大能量激光脉冲的分离，产生第3路和第4路大能量激光脉冲，作为泵浦源分别提供给第三路大能量参量放大系统、第四路大能量参量放大系统。
所述的Herriott光学腔811用于延长再生放大器的谐振腔长度，使再生放大器的谐振腔可以支持所述的4个高精度整形光脉冲的传输放大，即谐振腔的腔长L、高精度整形光脉冲的脉宽T2与脉冲时间间隔ΔTk，k+1、第一电光开关上升沿时间TPC满足关系：
Figure BDA0003464619540000061
其中c是空气中的光速。
所述的Herriott光学腔811包括由相对放置的第一端面反射镜811-3和第二端面反射镜811-4构成的腔体，所述的第一端面反射镜811-3是曲率半径为R的凹面反射镜，第二端面反射镜811-4是平面反射镜。将第一端面反射镜811-3与第二端面反射镜811-4的间距记作d，将整形脉冲在再生放大器内单程传输时，经过第一端面反射镜811-3的次数记作n，R、d、n满足关系：2d＝R[1-cos(2π/n)]，使得所述的Herriott光学腔811具有q参数保持不变的特性，即Herriott光学腔的输出光束q参数与Herriott光学腔的输入光束q参数相同。
所述的Herriott光学腔还包括第一输入耦合反射镜811-1、第二输入耦合反射镜811-2、第一输出耦合反射镜811-5和第二输出耦合反射镜811-6；在长脉冲再生放大器8内，4个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲经激光放大头810放大后，通过第一输入耦合反射镜811-1、第二输入耦合反射镜811-2入射至第一端面反射镜上811-4，进入腔体，在腔体内被第一端面反射镜811-3与第二端面反射镜811-4反射，进行多次往返传输，最后通过第一输出耦合反射镜811-5和第二输出耦合反射镜811-6导出腔体外，入射在第三反射镜812。
所述的第一输入耦合反射镜811-1和第二输入耦合反射镜811-2使进入腔体的输入光与Herriott光学腔811的本征模满足模式匹配，所述的第一输出耦合反射镜811-5和第二输出耦合反射镜811-6的作用是使腔体的输出光与Herriott光学腔的本征模满足模式匹配。

Claims (9)

1.用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，包含单频连续激光器、声光调制器、脉冲整形单元、长脉冲再生放大器、多级放大器与时分复用单元；
所述的声光调制器将所述的单频连续激光器输出的单频连续激光斩波，产生第一激光脉冲，输入所述的脉冲整形单元，产生N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲，N≥2；
所述的长脉冲再生放大器包括具有Herriott光学腔的谐振腔，用于将所述的N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲放大；
所述的多级放大器是包含多个激光放大头串联排布的单通放大器，用于放大由长脉冲再生放大器输出的具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲；
所述的时分复用单元由依次放置的N-1个偏振分光模块构成，每个偏振分光模块由电光开关与偏振片组成，通过在电光开关上加载λ/2波高压脉冲，依次改变再生放大器和多级放大器输出的N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲的偏振态，通过偏振片，实现N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲的分离；
所述的多级放大器放置在所述的长脉冲再生放大器与第一个偏振分光模块之间，或者放置在任意两个相邻偏振分光模块之间。
2.根据权利要求1所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于所述的长脉冲再生放大器包含第一λ/2波片、第一偏振片、第二λ/2波片、法拉第旋光器、第二偏振片、λ/4波片、电光开关、第一反射镜、第二反射镜、激光放大头、Herriott光学腔与第三反射镜；所述的第一反射镜、电光开关、λ/4波片、第二偏振片、第二反射镜、激光放大头、Herriott光学腔与第三反射镜构成谐振腔。
3.根据权利要求1或2所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，所述的Herriott光学腔具有q参数保持不变的特性，即Herriott光学腔的输出光束q参数与Herriott光学腔的输入光束q参数相同。
4.根据权利要求2所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，设谐振腔的腔长L，所述的第一电光开关上升沿时间TPC满足关系：
Figure FDA0003464619530000011
式中，T2,m是第m个高精度时间整形光脉冲的脉宽(1≤m≤N)，ΔTk,k+1为脉冲时间间隔，即第k个与k+1个高精度时间整形光脉冲(1≤k≤N-1)的时间间隔，c是空气中的光速。
5.根据权利要求1和4所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，所述的第一激光脉冲的脉宽T1范围是：200ns≤T1≤500ns；所述的高精度时间整形光脉冲的脉宽T2,m(1≤m≤N)范围是：1ns≤T2,m≤6ns，时间间隔ΔTk,k+1≥10ns，且
Figure FDA0003464619530000012
6.根据权利要求1和2所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，所述的Herriott光学腔包括由相对放置的第一端面反射镜和第二端面反射镜构成的腔体。
7.根据权利要求6所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，所述的第一端面反射镜与第二端面反射镜是曲率半径相同的凹面反射镜；或者所述的第一端面反射镜是凹面反射镜，第二端面反射镜是平面反射镜。
8.根据权利要求6或7所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，所述的Herriott光学腔还包括第一输入耦合反射镜、第二输入耦合反射镜、第一输出耦合反射镜和第二输出耦合反射镜；在长脉冲再生放大器内，N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲经激光放大头放大后，通过第一输入耦合反射镜、第二输入耦合反射镜入射至第一端面反射镜上，进入腔体，在腔体内被第一端面反射镜与第二端面反射镜反射，进行多次往返传输，最后通过第一输出耦合反射镜和第二输出耦合反射镜导出腔体外，入射在第三反射镜上；
所述的第一输入耦合反射镜和第二输入耦合反射镜使进入腔体的输入光与Herriott光学腔的本征模满足模式匹配，所述的第一输出耦合反射镜和第二输出耦合反射镜的作用是使腔体的输出光与Herriott光学腔的本征模满足模式匹配。
9.根据权利要求1所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，所述的脉冲整形单元包含振幅调制器和任意波形发生器，所述的任意波形发生器产生高精度时间波形整形电脉冲串，通过振幅调制器加载在第一激光脉冲上。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115376881A (zh) * 2022-10-10 2022-11-22 山东省科学院激光研究所 一种用于双束激光质谱电离源的双光路延时可调装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1731632A (zh) * 2005-09-07 2006-02-08 四川大学 多脉冲叠加放大器与飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器
CN101013052A (zh) * 2007-02-07 2007-08-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 利用啁啾脉冲测量高频信号脉冲序列的方法和装置
CN103474871A (zh) * 2013-09-16 2013-12-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 脉冲激光时域整形装置
WO2017186590A1 (de) * 2016-04-22 2017-11-02 Dausinger & Giesen Gmbh Ultrakurzpulspumpquelle zur erzeugung mehrerer pumppulse

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1731632A (zh) * 2005-09-07 2006-02-08 四川大学 多脉冲叠加放大器与飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器
CN101013052A (zh) * 2007-02-07 2007-08-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 利用啁啾脉冲测量高频信号脉冲序列的方法和装置
CN103474871A (zh) * 2013-09-16 2013-12-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 脉冲激光时域整形装置
WO2017186590A1 (de) * 2016-04-22 2017-11-02 Dausinger & Giesen Gmbh Ultrakurzpulspumpquelle zur erzeugung mehrerer pumppulse

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PER KYLEMARK: "Statistics of Wavelength Division Multiplexed Channels in Fiber-Optical Parametric Amplification", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, 15 March 2008 (2008-03-15) *
STEFAN WITTE AND KJELD S. E. EIKEMA: "Ultrafast Optical Parametric Chirped-Pulse Amplification", IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, 29 February 2012 (2012-02-29) *
商景诚等: "高重复频率光参量啁啾脉冲放大器研究进展", 中国激光, 30 June 2021 (2021-06-30) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115376881A (zh) * 2022-10-10 2022-11-22 山东省科学院激光研究所 一种用于双束激光质谱电离源的双光路延时可调装置

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