[发明专利]激光脉冲能量放大装置、方法及飞秒激光器

说明书

本申请涉及一种激光脉冲能量放大装置、方法及飞秒激光器，激光脉冲放大能量装置包括依次连接的非线性脉冲放大器和脉冲整形器；脉冲放大器连接在激光种子光源的输出口，然后连接脉冲整形器，输出飞秒脉冲；激光种子光源用于产生激光种子脉冲，输入到脉冲放大器；脉冲放大器用于对所述激光种子脉冲引入非线性相移，并进行能量放大和光谱展宽，将包含非线性相位且能量放大的激光脉冲输入到所述脉冲整形器；脉冲整形器用于测量所述激光脉冲的脉冲形状和/或所包含的非线性相位，并依据所述脉冲形状和非线性相位对所述激光脉冲进行整形，直接输出飞秒激光脉冲；该技术方案无需再使用采用啁啾脉冲放大技术的光纤放大器，节省了设备成本，降低了高功率飞秒激光的产生成本，提高了生成效率。

技术领域

本申请涉及激光技术领域，尤其是一种激光脉冲能量放大装置、方法及飞秒激光器。

背景技术

在非线性显微技术中，往往需要使用特殊光谱的激光脉冲，从而激发所需的非线性物理过程，产生光谱信号。产生这种特殊光源的常用方式，如图1所示，是利用高功率飞秒激光种子光源和具有高度非线性性质的光子晶体光纤(Photonic crystal fiber，缩写PCF)，通过将激光器产生的激光脉冲聚焦到PCF光纤的纤芯中，以产生超连续谱。

而对于高功率飞秒激光种子光源通常通过光纤放大器实现，如在中国专利201710916860.3中，光纤放大器的通常实现方式主要是使用啁啾脉冲放大(CPA)的方式，从而在放大过程中保证增益光纤不被能量放大的脉冲烧毁的同时，避免能量放大的过程引入大量无法通过脉冲压缩器补偿的非线性相移。其基本原理参考图2所示，一般是在脉冲进入放大器之前通过脉冲展宽器(pulse stretcher，通常为光栅对、或者数十或数百米的无源被动光纤)引入正啁啾，使脉冲在时间轴上变长数个数量级，然后在脉冲放大后通过脉冲压缩器(pulse compressor，通常为光栅对，或者经过特殊设计的负啁啾光纤)进行啁啾补偿，再把脉冲压缩到理想的飞秒范围，从而得到所需的高功率飞秒激光种子光源。

然而，在上述技术方案中，组成脉冲展宽器和脉冲压缩器的光栅对搭建过程复杂，精确度要求，而经过特殊设计的负啁啾光纤更是成本昂贵，导致高功率飞秒激光种子光源产生成本高，效率较低。

发明内容

本申请的目的旨在解决上述的技术缺陷之一，特别是导致高功率飞秒激光种子光源产生成本高，效率较低，提供一种激光脉冲能量放大装置、方法及飞秒激光器。

一种激光脉冲能量放大装置，包括：依次连接的脉冲放大器和脉冲整形器；

所述脉冲放大器连接在激光种子光源的输出口，所述脉冲整形器的输出端输出飞秒激光脉冲；

所述激光种子光源用于产生激光种子脉冲，输入到所述脉冲放大器；

所述脉冲放大器用于在激光种子脉冲中引入非线性相移使得该激光种子脉冲在时域上展宽的同时，其相应光谱在频域上展宽，输出包含非线性相位且能量放大的激光脉冲到所述脉冲整形器；

所述脉冲整形器用于测量所述激光脉冲的脉冲形状和/或所包含的非线性相位，并依据所述脉冲形状和/或非线性相位对所述激光脉冲进行整形，输出飞秒激光脉冲。

在一个实施例中，所述脉冲放大器包括：依次连接的泵浦光源和非线性性质媒介；

所述泵浦光源用于对所述激光种子脉冲进行能量放大，所述非线性性质媒介用于在所述激光种子脉冲中引入非线性相位。

在一个实施例中，所述脉冲放大器包括：依次连接的大功率泵浦光源和弱非线性性质的媒介。

在一个实施例中，所述非线性性质媒介包括强非线性性质的有源光纤和/或强非线性性质的无源光纤。

在一个实施例中，所述脉冲放大器包括：依次连接的泵浦光源、强非线性性质的有源光纤和强非线性性质的无源光纤。