[实用新型]啁啾脉冲放大激光装置

说明书

技术领域

本实用新型属于大能量高功率超短脉冲激光领域，具体涉及一种啁啾脉冲放大激光装置，其目的是产生大能量高功率超短脉冲激光。

背景技术

大能量高功率超短脉冲激光技术为研究惯性约束聚变和光与物质作用等物理课题提供了新的技术手段。目前获得大能量高功率超短脉冲激光必须采用啁啾脉冲放大技术，已有技术中啁啾脉冲放大的工作原理是，光栅展宽器将亚皮秒级短脉冲展宽为纳秒级的啁啾脉冲，注过钕玻璃放大器进行能量放大，再将放大后的纳秒级啁啾脉冲注入光栅压缩器进行脉冲压缩输出皮秒或亚皮秒级短脉冲，从而获得大能量高功率超短脉冲激光。

已有技术中的啁啾脉冲放大装置的压缩器光栅由于光栅损伤阈值的原因，光栅面上的能量密度具有一个上限，因此限制了装置的输出能量。压缩器光栅上的光束投影面只充分利用了光栅垂直于条纹方向的尺寸，却很大程度的浪费了平行于条纹方向的尺寸，有效面积占光栅面积比例很低。

发明内容

本实用新型的目的是要在压缩器光栅损伤阈值和尺寸相同的情况下，获得比已有技术啁啾脉冲放大更大能量更高功率超短脉冲激光。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种啁啾脉冲放大激光装置，包括光栅展宽器、钕玻璃放大器和光栅压缩器，三者依次连接。在钕玻璃放大器和光栅压缩器之间还设置有用于对激光脉冲进行滤波、扩束、光束整型的空间滤波器与软边光阑组合。

所述的空间滤波器由两块共焦透镜和焦点位置上的小孔组成。

所述的软边光阑设有椭圆形通光孔。

光栅展宽器将亚皮秒级短脉冲展宽为纳秒级啁啾脉冲并注过钕玻璃放大器进行能量放大，再将放大后的纳秒级啁啾脉冲注入空间滤波器与软边光阑组合进行滤波、扩束、光束整形。最后将整形后的椭圆光束截面纳秒级啁啾脉冲注入光栅压缩器输出皮秒或亚皮秒级短脉冲。

本实用新型的空间滤波器与软边光阑组合对激光束进行滤波、扩束、光束整形，将激光束截面从圆整形成椭圆，使椭圆长轴平行于压缩器光栅条纹，长度上不超过光栅尺寸，短轴等于扩束前圆光束截面半径。这样在压缩器光栅上就可以提高光栅平行于条纹方向尺寸的利用率，增大光栅有效面积，在相同损伤阀值和尺寸情况下输出更大能量更高功率超短脉冲激光。

附图说明

图1为本实用新型的啁啾脉冲放大激光装置的结构框图

图2为本实用新型的啁啾脉冲放大激光装置中的光栅压缩器结构示意图

图3为本实用新型的啁啾脉冲放大激光装置中的压缩器光栅有效面积使用情况示意图

图中：1.光栅展宽器  2.钕玻璃放大器  3.空间滤波器与软边光阑组合  4.光栅压缩器  5.进压缩器光束截面  6.小光栅上光束投影面  7.大光栅上光束投影面小光栅(11、14)大光栅(12、13)

具体实施方式

图1中，本实用新型啁啾脉冲放大激光装置，由光栅展宽器1、钕玻璃放大器2、空间滤波器与软边光阑组合3和光栅压缩器4组成，光栅展宽器1、钕玻璃放大器2和光栅压缩器4依次连接，在钕玻璃放大器2和光栅压缩器4之间设置用于对激光脉冲进行滤波、扩束、光束整型的空间滤波器与软边光阑组合3。所述的软边光阑设有椭圆形通光孔。

图2为本实用新型的啁啾脉冲放大激光装置中的光栅压缩器结构示意图，图中，纳秒级啁啾脉冲依次经过小光栅11、大光栅12、大光栅13和小光栅14，完成脉冲压缩过程输出皮秒或亚皮秒级短脉冲。其中小光栅11与大光栅12平行，大光栅13与小光栅14平行，两组平行光栅对反平行。

图3中，图3a为进压缩器光束截面5，图3b为小光栅上光束投影面6，图3c为大光栅上光束投影面7。

本实用新型的具体工作过程如下：

光栅展宽器1将亚皮秒级短脉冲展宽为纳秒级啁啾脉冲，注过钕玻璃放大器2进行能量放大，再将放大后的纳秒级啁啾脉冲注入空间滤波器与软边光阑组合3进行滤波、扩束、光束整形。将扩束后的圆光束整形成椭圆光束，使其长轴沿平行于后续光栅压缩器4的光栅条纹方向长度上不超过光栅尺寸，短轴仍等于扩束前圆光束截面半径。最后将整形后的纳秒级啁啾脉冲注入光栅压缩器4压回皮秒或亚皮秒级短脉冲。由于光束整形提高了光栅沿条纹方向尺寸的利用率，增大了光栅有效面积，从而在同样光栅损伤阈值和尺寸的情况下可以获得比传统啁啾脉冲放大技术更大能量更高功率超短脉冲激光。

椭圆光束啁啾脉冲放大之后，可以通过改变聚焦抛物面镜沿椭圆长轴方向的曲率来得到同传统啁啾脉冲放大一致的圆形聚焦光斑，因此对物理试验不会带来不良影响。