Claims (24)
1. Лазерная система с усилением чирпированных импульсов (CPA), содержащая:1. A chirped pulse amplification (CPA) laser system comprising:
разнесенные друг от друга сверхбыстрый затравочный лазер, выдающий последовательность импульсов, и бустерный усилитель;an ultrafast seed laser spaced apart from each other, which produces a sequence of pulses, and a booster amplifier;
по меньшей мере один расщепитель пучка, соединенный с выходом затравочного лазера и выполненный с возможностью расщепления каждого импульса, падающего на него, на два опорных сигнала, причем опорные сигналы распространяются по соответствующим путям передачи опорного сигнала, будучи чирпированными до продолжительности, превышающей продолжительность импульса; at least one beam splitter connected to the output of the seed laser and configured to split each pulse incident on it into two reference signals, the reference signals propagating along the respective reference signal transmission paths, being chirped to a duration exceeding the pulse duration;
два импульсных переключателя, расположенных вдоль соответствующих путей передачи опорного сигнала и каждый из которых выполнен с возможностью управления для чередования между положением «включено», в котором опорный сигнал беспрепятственно распространяется в направлении бустерного усилителя, и положением «выключено», в котором распространение опорного сигнала блокируется.two pulse switches located along respective reference signal paths and each of which is controlled to alternate between an "on" position, in which the reference signal propagates unobstructed towards the booster amplifier, and an "off" position, in which propagation of the reference signal is blocked .
2. Лазерная система CPA по п. 1, дополнительно содержащая два дисперсионных элемента, расположенных вдоль соответствующих путей передачи опорного сигнала раньше или дальше по технологической схеме от соответствующих импульсных переключателей, причем дисперсионные элементы выполнены с возможностью предоставления двух опорных сигналов с одинаковым или разным чирпом.2. The CPA laser system of claim 1, further comprising two dispersive elements located along respective reference signal transmission paths upstream or downstream of the respective pulse switches, the dispersive elements being configured to provide two reference signals with the same or different chirp.
3. Лазерная система CPA по п. 1, в которой пути передачи опорного сигнала характеризуются соответствующими длинами оптического пути, которые равны или отличаются друг от друга.3. The CPA laser system of claim 1, wherein the reference signal transmission paths are characterized by respective optical path lengths that are equal to or different from each other.
4. Лазерная система CPA по п. 1, в которой оптические переключатели выполнены с возможностью управления так, что, в то время как один из оптических переключателей находится в положении «выключено», другой оптический переключатель находится в положении «включено».4. The CPA laser system of claim 1, wherein the optical switches are operable such that while one of the optical switches is in the off position, the other optical switch is in the on position.
5. Лазерная система CPA по п. 1, в которой оба оптических переключателя находятся либо в положении «включено», либо в положении «выключено», причем один из оптических переключателей расположен вдоль пути передачи опорного сигнала с длиной оптического пути, которая больше, чем длина другого пути передачи опорного сигнала, чтобы обеспечить временное разделение между опорными сигналами дальше по технологической схеме от оптических переключателей, когда два оптических переключателя находятся в положении «включено».5. The CPA laser system of claim 1, wherein both optical switches are either in the on position or the off position, with one of the optical switches located along the reference signal transmission path with an optical path length that is greater than the length of the other reference signal path to provide time separation between the reference signals downstream from the optical switches when the two optical switches are in the "on" position.
6. Лазерная система CPA по п. 1, дополнительно содержащая два спектральных фильтра, расположенных вдоль соответствующих путей передачи опорного сигнала и характеризующихся соответствующими полосами пропускания, которые отличаются друг от друга.6. The CPA laser system of claim 1, further comprising two spectral filters located along respective reference signal transmission paths and having respective bandwidths that are different from each other.
7. Лазерная система CPA по п. 1, дополнительно содержащая по меньшей мере один ответвитель пучка в оптической связи с нисходящими концами соответствующих путей передачи опорного сигнала, причем каждый из расщепителя пучка и ответвителя пучка представляет собой оптический компонент на объемных волнах или волоконный компонент, где оптический компонент на объемных волнах включает оптический элемент с диэлектрическим покрытием, а волоконный компонент представляет собой сплавной волоконный направленный ответвитель.7. The CPA laser system of claim 1, further comprising at least one beam coupler in optical communication with the downstream ends of respective reference signal paths, the beam splitter and beam coupler each being a body wave optical component or a fiber component, wherein the body wave optical component includes an optical element with a dielectric coating, and the fiber component is an alloyed fiber directional coupler.
8. Лазерная система CPA по п. 2, дополнительно содержащая расположенный дальше по технологической схеме дисперсионный элемент, находящийся в оптической связи с нисходящими концами соответствующих путей передачи опорного сигнала, чтобы принимать распространяющийся опорный сигнал или опорные сигналы, причем каждый из расположенных раньше по технологической схеме дисперсионных элементов и расположенного дальше по технологической схеме дисперсионного элемента генерирует соответствующие дисперсии, которые равны или отличаются друг от друга и характеризуются соответствующими совпадающими или противоположными знаками.8. The CPA laser system of claim 2, further comprising a downstream dispersive element in optical communication with the downstream ends of respective reference signal paths to receive a propagating reference signal or reference signals, each of which is upstream dispersive elements and the dispersive element located further along the technological scheme generates the corresponding dispersions, which are equal or different from each other and are characterized by corresponding coinciding or opposite signs.
9. Лазерная система CPA по п. 2, в которой каждый из расположенных раньше по технологической схеме дисперсионных элементов применяет к опорному сигналу такой чирп, что при попадании незаблокированного опорного сигнала на расположенный дальше по технологической схеме дисперсионный элемент он способен выдать сверхкороткий импульс с продолжительностью в фемтосекундном - наносекундном диапазоне.9. The CPA laser system of claim 2, wherein each of the upstream dispersive elements applies a chirp to the reference signal such that when an unblocked reference signal hits the downstream dispersive element, it is capable of delivering an ultrashort pulse with a duration of femtosecond - nanosecond range.
10. Лазерная система CPA по п. 1, в которой сверхбыстрый затравочный лазер характеризуется конфигурацией, выбранной из группы, состоящей из волоконных лазеров, дисковых и полупроводниковых лазеров, причем волоконный генератор характеризуется архитектурой Фабри-Перо или кольцевой архитектурой.10. The CPA laser system of claim 1, wherein the ultrafast seed laser is characterized by a configuration selected from the group consisting of fiber lasers, disk lasers, and semiconductor lasers, wherein the fiber oscillator is characterized by a Fabry-Perot architecture or a ring architecture.
11. Лазерная система CPA по п. 1, в которой бустерный усилитель представляет собой легированный редкоземельными ионами волоконный усилитель или усилитель на легированном редкоземельными ионами иттрий-алюминиевом гранате (YAG).11. The CPA laser system of claim 1, wherein the booster amplifier is a rare earth doped fiber amplifier or a rare earth doped yttrium aluminum garnet (YAG) amplifier.
12. Лазерная система CPA по п. 8, в которой каждый из расположенных раньше и дальше по технологической схеме дисперсионных элементов представляет собой волоконную брэгговскую решетку (FBG), чирпированную FBG, объемную брэгговскую решетку (VBG), призму или объемную решетку.12. The CPA laser system of claim 8, wherein each of the upstream and downstream dispersive elements is a fiber Bragg grating (FBG), a chirped FBG, a volumetric Bragg grating (VBG), a prism, or a volumetric grating.
13. Лазерная система CPA по п. 1, дополнительно содержащая:13. The CPA laser system of claim 1, further comprising:
по меньшей мере один второй расщепитель пучка, расположенный между затравочным лазером и одним расщепителем пучка и находящийся в оптической связи с ними,at least one second beam splitter located between the seed laser and one beam splitter and in optical communication with them,
по меньшей мере один второй ответвитель пучка между одним ответвителем пучка и бустерным усилителем, причем второй расщепитель пучка и второй ответвитель находятся в оптической связи друг с другом, определяя по меньшей мере один третий оптический путь, иat least one second beam coupler between the one beam coupler and the booster amplifier, wherein the second beam splitter and the second coupler are in optical communication with each other defining at least one third optical path, and
третий расположенный раньше по технологической схеме дисперсионный элемент и третий оптический переключатель, расположенные вдоль третьего оптического пути и находящиеся в оптической связи друг с другом.the third dispersive element located earlier in the technological scheme and the third optical switch located along the third optical path and being in optical communication with each other.
14. Лазерная система CPA по п. 13, в которой третий дисперсионный элемент способен генерировать третий чирп, отличный от или такой же, как чирпы, генерируемые двумя расположенными раньше по технологической схеме дисперсионными элементами.14. The CPA laser system of claim 13, wherein the third dispersive element is capable of generating a third chirp different from or the same as the chirps generated by the two downstream dispersive elements.
15. Лазерная система CPA по п. 14, дополнительно содержащая дополнительный спектральный фильтр, характеризующийся полосой пропускания, отличной от полос пропускания соответствующих спектральных фильтров в одном и других оптических путях.15. The CPA laser system of claim 14, further comprising an additional spectral filter having a different bandwidth than the corresponding spectral filters in one and the other optical paths.
16. Лазерная система CPA по п. 1, в которой каждый из импульсных переключателей представляет собой акустооптический модулятор (AOM), электрооптический модулятор (EOM) или переключатель на основе MEMS, работающий с минимальным временем переключения в пикосекундном - наносекундном диапазоне.16. The CPA laser system of claim 1, wherein each of the pulse switches is an acousto-optic modulator (AOM), an electro-optical modulator (EOM), or a MEMS-based switch operating with a minimum switching time in the picosecond to nanosecond range.
17. Лазерная система CPA по п. 1, дополнительно содержащая один или несколько нелинейных кристаллов генерирования высших гармоник, расположенных дальше по технологической схеме от расположенного дальше по технологической схеме дисперсионного элемента, причем каждый из нелинейных кристаллов оптимизирован для селективного преобразования одного из опорных сигналов для желаемой продолжительности преобразованного импульса.17. The CPA laser system of claim 1, further comprising one or more non-linear higher harmonic generating crystals located downstream from the downstream dispersive element, each of the non-linear crystals being optimized to selectively convert one of the reference signals to a desired the duration of the converted pulse.
18. Лазерная система CPA по п. 17, в которой каждый из нелинейных кристаллов оптимизирован путем выбора длины кристалла, температуры кристалла или оси кристалла или комбинации длины, температуры и оси кристалла для частотного преобразования выбранного опорного сигнала.18. The CPA laser system of claim 17, wherein each of the non-linear crystals is optimized by selecting a crystal length, crystal temperature, or crystal axis, or a combination of length, temperature, and crystal axis for frequency conversion of the selected reference signal.