專利名稱：超短脈沖啁啾光參量激光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種參量激光放大器，特別是涉及啁啾飛秒光參量激光放大器。
飛秒超短脈沖激光是物理學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)等各學(xué)科和各應(yīng)用領(lǐng)域研究超快過程的最佳手段。超短脈沖可實現(xiàn)太瓦級超高功率激光，是研究超強(qiáng)過程的工具。超短脈沖激光和超強(qiáng)激光是目前激光領(lǐng)域重大研究方向。
目前產(chǎn)生飛秒強(qiáng)激光的技術(shù)是使用鎖模技術(shù)產(chǎn)生飛秒激光脈沖序列，然后將其展寬成納秒亞納秒啁啾脈沖再放大壓縮，如美國Spectra-Physics公司1993年以來投放市場的Quant-Ray TSA型鈦寶石飛秒激光放大器，是氬離子激光泵浦的鎖模飛秒激光器產(chǎn)生的50～80fs,82MHz脈沖激光經(jīng)脈沖展寬后展寬成納秒或亞秒的啁啾脈沖，此啁啾脈沖經(jīng)隔離/選單器，變?yōu)?0Hz，低重復(fù)頻率后注入鈦寶石放大級，放大后再經(jīng)啁啾壓縮，得到高功率飛秒放大脈沖，此激光器技術(shù)復(fù)雜，價格高。
本發(fā)明的目的在于克服目前飛秒強(qiáng)脈沖激光系統(tǒng)很復(fù)雜的缺陷，從而提供一種簡單的由空心柱透鏡或半邊柱透鏡、非線性激光晶體、泵浦光源和啁啾光脈寬壓縮器構(gòu)成的飛秒光參量放大器，簡化了裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的以

圖1為例，平凸空心柱透鏡2放置于時間啁啾的參量激光7的前方，參量激光7穿過空心柱透鏡2的空心部位，入射到非線性晶體4被參量放大，非線性激光晶體4的中心在平凸空心柱透鏡2的焦點(diǎn)處。放大級泵浦光1經(jīng)空心柱透鏡2的非空心部位會聚到非線性激光晶體4上，以會聚光代替光束掃描，多入射角泵浦非線性激光晶體4。被非線性激光晶體4放大的參量激光6進(jìn)入啁啾光脈寬壓縮器8壓縮成超高功率的超短脈沖，可達(dá)到TW級飛秒激光，是一個超短脈沖啁啾參量激光器。
本發(fā)明的啁啾參量放大器是以平凸空心柱透鏡2，產(chǎn)生會聚光束，會聚光束具有不同的入射角代替光束掃描(不用電光晶體束偏轉(zhuǎn))，泵浦非線性激光晶體4，作為啁啾寬帶放大器，可獨(dú)立放大任何已有的啁啾激光。
本發(fā)明在參量放大中不需要加光學(xué)延遲系統(tǒng)完成泵浦光與被放大的啁啾參量脈沖達(dá)到高精度同步的需求，故而是一個簡化的放大系統(tǒng)。
還可以在非線性激光晶體4和啁啾光脈寬壓縮器8之間的光軸方向上順次加上雙凸空心柱透鏡或雙凸半邊柱透鏡3和非線性激光晶體5，其中非線性激光晶體4、5分別放置于雙凸空心柱透鏡3的2倍焦點(diǎn)處，構(gòu)成多級超短脈沖啁啾光參量激光放大器。
所用的非線性激光晶體可以是BBO,LBO或KTP。
所有光學(xué)元件都安裝在光學(xué)調(diào)整架上。
所用的啁啾光脈寬壓縮器8可以是雙光柵壓縮器，單光柵壓縮器或非線性光學(xué)晶體壓縮器。
本發(fā)明的超短脈沖啁啾光參量激光放大器簡化了鎖模、展寬、選單、放大等已有的飛秒激光技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，造價低。
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明圖1是實施例1的單級超短脈沖啁啾光參量激光放大器，圖2是實施例2的飛秒啁啾光參量激光放大器，圖3是實施例3的單級超短脈沖啁啾光參量激光放大器，其中(1)放大級泵浦光，(2)平凸空心柱透鏡或半邊柱透鏡，(3)雙凸空心柱透鏡或半邊柱透鏡，(4),(5)非線性激光晶體，(6)被放大的啁啾參量激光脈沖，(7)時間啁啾的參量激光，(8)啁啾光脈寬壓縮器，實施例1按照圖1制作一臺飛秒啁啾光參量激光放大器。激光泵浦源1經(jīng)平凸空心柱透鏡2偏折會聚，泵浦非線性激光晶體4。時間啁啾的參量激光7經(jīng)空心柱透鏡的空心部位入射到非線性激光晶體4?？招闹哥R只會聚泵浦光而不會聚信號激光，會聚光束含有不同入射角，代替光束掃描實現(xiàn)角度掃描放大時間啁啾的參量激光7。被放大的啁啾參量激光6進(jìn)入光脈寬壓縮器8壓縮成超高功率超短脈沖，可達(dá)到TW級飛秒激光。
實施例2
按照圖2制作一臺飛秒啁啾光參量放大器，泵浦光1經(jīng)平凸空心柱透鏡2偏折會聚到非線性激光晶體4，再經(jīng)雙凸空心柱透鏡3偏折會聚到非線性激光晶體5，用光束會聚代替光束掃描實現(xiàn)角度調(diào)諧放大寬帶啁啾參量激光。時間啁啾參量激光7穿過平凸空心柱透鏡2的空心部位入射到非線性激光晶體4被參量放大，再經(jīng)雙凸空心柱透鏡3的空心部位進(jìn)入非線性激光晶體5被再次放大。非線性激光晶體4、5分別放置于雙凸空心柱透鏡3的2倍焦點(diǎn)處，非線性激光晶體4的中心在平凸空心柱透鏡2的焦點(diǎn)處，被參量放大的激光脈沖6進(jìn)入啁啾光脈寬壓縮8壓縮成超高功率超短(飛秒)脈沖。
實施例3按照圖3制作一臺單級超短脈沖啁啾光參量激光放大器。結(jié)構(gòu)如實施例1，但用一塊平凸半邊柱透鏡2代替平凸空心柱透鏡作為泵浦光束1的偏折器。用會聚光束的會聚角代替光束掃描產(chǎn)生的掃描角實現(xiàn)寬帶啁啾激光的放大。放大的參量激光6經(jīng)啁啾光脈寬壓縮器8壓縮成超高功率超短脈沖激光，可達(dá)到TW級激光。
權(quán)利要求
1．一種超短脈沖啁啾光參量激光放大器，其特征在于由平凸空心柱透鏡(2)、非線性激光晶體(4)構(gòu)成參量放大器，再加上啁啾光脈寬壓縮器(8)，構(gòu)成超短脈沖啁啾光參量激光放大器平凸空心柱透鏡(2)放置于參量激光(7)的前方，參量激光(7)穿過空心柱透鏡(2)的空心部位，入射到非線性晶體(4)被參量放大，非線性激光晶體(4)的中心在平凸空心柱透鏡(2)的焦點(diǎn)處，放大級泵浦光(1)經(jīng)空心柱透鏡(2)的非空心部位會聚到非線性激光晶體(4)上泵浦非線性激光晶體(4)，被非線性激光晶體(4)放大的參量激光(6)進(jìn)入啁啾光脈寬壓縮器(8)壓縮成超高功率的超短脈沖而成一個超短脈沖啁啾參量激光放大器；所有光學(xué)元件都安裝在光學(xué)調(diào)整架上；所用的啁啾光脈寬壓縮器(8)可以是雙光柵壓縮器，單光柵壓縮器或非線性光學(xué)晶體壓縮器。
2．按權(quán)利要求1所述的超短脈沖啁啾光參量激光放大器，其特征在于在非線性激光晶體(4)和啁啾光脈寬壓縮器(8)之間的光軸方向上還可以順次加上雙凸空心柱透鏡(3)和非線性激光晶體(5)，其中非線性激光晶體(4)、(5)分別放置于雙凸空心柱透鏡(3)的2倍焦點(diǎn)處。
3．按權(quán)利要求1所述的超短脈沖啁啾光參量激光放大器，其特征在于還可以將平凸空心柱透鏡(2)換成半邊柱透鏡，構(gòu)成一臺單級超短脈沖啁啾光參量激光放大器。
4．按權(quán)利要求1所述的超短脈沖啁啾光參量激光放大器，其特征在于所用的非線性激光晶體可以是BBO,LBO或KTP。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種參量激光放大器,特別是涉及啁啾飛秒光參量激光放大器。本發(fā)明由空心柱透鏡或半邊柱透鏡、非線性激光晶體、泵浦光源和啁啾光脈寬壓縮器構(gòu)成飛秒光參量放大器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜,實用性強(qiáng)。
文檔編號H01S3/00GK1315671SQ0010543
公開日2001年10月3日 申請日期2000年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月28日
發(fā)明者許祖彥, 徐瑤, 陳毓川, 汪家升, 房曉俊, 齊俊杰, 梁曉燕 申請人:中國科學(xué)院物理研究所