[发明专利]基于光谱角色散的啁啾激光脉冲频谱整形系统

说明书

本发明提供了一种基于光谱角色散的啁啾激光脉冲频谱整形系统，涉及激光脉冲放大技术领域，该基于光谱角色散的啁啾激光脉冲频谱整形系统包括色散模块、光参量转换模块、光学延迟模块和反射模块；频谱待整形的啁啾激光脉冲经过色散模块后，不同频率的光被色散模块色散开后分别以不同的入射角进入光参量转换模块，泵浦光脉冲依次经过光学延迟模块、反射模块后以与啁啾激光脉冲不共线的入射角进入光参量转换模块，啁啾激光脉冲与泵浦光脉冲在光参量转换模块内发生能量转移后，由光参量转换模块发射出实现啁啾激光脉冲的频谱整形，以缓解现有技术中所使用的啁啾激光脉冲频谱整形系统对信号光能量的利用率较低，且相对使用灵活性较低等技术问题。

技术领域

本发明涉及激光脉冲放大技术领域，尤其涉及一种基于光谱角色散的啁啾激光脉冲频谱整形系统。

背景技术

自激光脉冲出现以来，就一直朝着脉宽越来越短、强度越来越高的的方向发展。超短、超强的激光脉冲具有强电场、强磁场、高压强等极端的物理条件，已成为人们在强场物理、快点火、材料科学、飞秒加工等领域开展研究的强有力工具。自1985年D.Strcik和G.Mourou将微波波段的啁啾雷达技术引入激光脉冲的放大领域，进而形成啁啾脉冲放大技术后，高功率超短激光脉冲的发展便开始了一个新的征程。迄今为止，世界上多个实验室和研究机构均采用CPA技术作为主放，并先后获得了峰值功率在PW及以上量级的超短脉冲输出。尽管利用CPA技术已经较容易获得超高强度超短激光脉冲，但它仍然存在一些缺点，如在在放大过程中伴随着较强的放大自发辐射(ASE)，影响压缩后脉冲的对比度；其次，CPA放大系统所用的增益介质长、能量提取有限所导致的热效应严重、易产生自聚焦以及放大过程中单通增益低等缺陷；此外，不可忽视的是，放大过程中的光谱增益窄化、增益饱和效应比较明显，影响再压缩后的脉冲达不到原来的宽度。

常用的脉冲频谱整形方法主要有：F-P标准具、双折射滤光片、可编程声光色散滤波器(AOPDF)、光强度调制器等。从本质上来说这些方法都是利用滤波器不同频率成分的透射率来达到脉冲中心频率附近透过率低于两侧频率成分的透射率，以此使脉冲频谱形状趋于平顶或中间凹陷的分布，从而扩展频谱宽度以补偿放大过程中的增益窄化。利用这类线性滤波技术，虽然可以使频谱宽度增大一至两倍左右，达到上百nm的带宽，且使频谱得到整形，但通常情况下从再生腔出来的脉冲对比度或信噪比较低；此外，几乎所有这些方法都是限幅或削波的形式，以损失能量为代价，信号光能量的利用率并不高；最后，F-P标准具、双折射滤光片这类滤波元件一般只能用于一种信号光频谱的整形，对于想得到任意形状的频谱分布，则需要重新设计器件，显得灵活性较低。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种基于光谱角色散的啁啾激光脉冲频谱整形系统，以缓解现有技术中所使用的啁啾激光脉冲频谱整形系统对信号光能量的利用率较低，且相对使用灵活性较低等技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种基于光谱角色散的啁啾激光脉冲频谱整形系统，包括色散模块、光参量转换模块、光学延迟模块和反射模块；

所述色散模块用于将啁啾激光脉冲中不同频率的光色散开，所述光参量转换模块用于将啁啾激光脉冲的能量放大，所述光学延迟模块用于调节泵浦光脉冲相对啁啾激光脉冲到达光参量转换模块的时延，所述反射模块用于改变泵浦光脉冲的光路方向；

频谱待整形的啁啾激光脉冲经过所述色散模块后，不同频率的光被所述色散模块色散开后分别以不同的入射角进入所述光参量转换模块，泵浦光脉冲依次经过所述光学延迟模块、所述反射模块后以与啁啾激光脉冲不共线的入射角进入所述光参量转换模块，所述啁啾激光脉冲与所述泵浦光脉冲在所述光参量转换模块内发生能量转移后，由所述光参量转换模块发射出。

进一步的，所述光参量转换模块采用光参量放大晶体；

所述光参量放大晶体将所述泵浦光脉冲的能量转移至所述啁啾激光脉冲，使得所述啁啾激光脉冲的能量增加。