[发明专利]多输出啁啾放大链

说明书

本发明涉及一种M输出啁啾脉冲放大链(100)，其中M1，包括：‑展宽系数为tx_stretch的展宽器(10)，‑串级的M个放大器(20₁，....20_M)，‑M个输出压缩器(30₁，...30_M)，其分别放置在每个放大器的输出处，其特征在于，其包括：‑放置在展宽器和第一放大器之间的部分压缩装置(50)，该部分压缩装置具有至少一个部分压缩系数，一个(或多于一个)部分压缩系数低于tx_stretch，以及‑光学开关(40)，其构造为接收从展宽器(10)输出的束并根据从输出压缩器中选择的输出压缩器而将束直接引导至串级的第一放大器(20₁)或部分压缩装置(50)。

技术领域

本发明的领域是多输出啁啾放大链的领域。

背景技术

可以回想一下，单输出放大链在其输入处包括展宽器，其功能是利用展宽系数tx_stretch暂时展宽激光脉冲，然后展宽的脉冲由放大器放大，然后由置于真空室中的压缩系数tx_compression＝tx_stretch的时间压缩器压缩，如图1所示。有时，在文献中按惯例tx_compression＝-tx_stretch，而下面不采用这种惯例。压缩器的功能是补偿展宽器的展宽。展宽器和压缩器通常包括衍射光栅。

M输出放大链在展宽器100的输出处包括串级的M个放大器，每个放大器20_i(i从1变化到M)与其自身的压缩器相关联(因此有M个压缩器30_i)，每个压缩器的输出一起形成链的M个输出，如图2所示。在每个激光放大器的输出上，激光束可以被发送到与所述放大器相关的压缩器，或者发送到后面的放大器。

沿着脉冲通过放大链的路径，脉冲必须遵守某些约束，包括每个光学元件的注量和能量约束，这需要针对每个光学元件定义最小入射束直径。在多输出放大链的情况下，这意味着放大器的数量越多，随着串级中的放大器的等级增加，最小束直径变得越大(束的空间扩展增加)，并且所讨论的放大器的尺寸越大。由于每个元件的尺寸取决于该直径，并且由于这些元件尽可能小，特别是出于体积和成本的原因，这相当于增加了光学元件的尺寸并因此增加了其成本。最小直径在链的末端，即在M号输出压缩器的输入处最大。最后输出处的最后一个压缩器接收高能量并因此具有大直径的激光脉冲，以保证该压缩器中使用的光栅能够承受激光通量。为了限制激光束在该压缩器中的渐晕，光栅彼此远离，这导致压缩系数的增加，因此不再等于展宽器的展宽系数(这是相对计于激光放大器的光学通量阻力而不考虑渐晕计算的)。具体地，将回想起压缩系数与光栅之间的距离成比例。由于展宽系数必须等于待作为输出传递的变换限制脉冲的压缩系数，因此展宽器必须与后一个压缩器匹配并且必须具有等于最后一个压缩器(M号压缩器)的压缩系数的展宽系数。因此，必须使所有中间压缩器(1号至M-1号压缩器)与展宽器的展宽系数相匹配。压缩器的光栅之间的距离变得大于光栅用于单输出构造的情况，这要求压缩器的光栅及压缩器的真空室的尺寸增加。

这个问题将在以下具有高能量和高功率的示例中说明。

例如，考虑一个双输出链，其具有展宽系数等于10ps/nm的展宽器、在1号放大器输出处能量为25J、1号压缩器输出处的功率为1PW、2号放大器输出处的功率为250J、2号压缩器输出处的功率为10PW。

每个压缩器所包括的衍射光栅通常具有约200mJ/cm²的通量阻力。因此，每个压缩器的尺寸设计为以100mJ/cm²的平均注量运行，以实现安全裕度并且不会有损坏的风险。

在这样的假设下，需要体积很大的2号压缩器，其各种衍射光栅必须相隔很远以避免任何渐晕。这种压缩器的压缩系数变高，通常为14ps/nm，并且不同于展宽系数。因此有必要重新审视整个链的配置。