[发明专利]一种基于光参量啁啾脉冲放大的径向或角向偏振光激光装置

说明书

一种基于光参量啁啾脉冲放大的径向或角向偏振光激光装置，采用皮秒激光作为泵浦源，径向或角向偏振光作为种子源，分别用分束片各分成两束后，合并后输入至非线性放大晶体内，获得两束高能量部分径向或角向偏振光。两束高能量部分径向或角向偏振光各自经过压缩器后，一束利用半波片旋转偏振方向90°和另一束高能量非均匀飞秒径向或角向偏振光用合束镜合束。本发明通过对两路径向或角向偏振光分别用OPCPA放大后再合束，能够有效地实现径向或角向偏振光的放大，较好地保持径向或角向偏振光的属性特征，从而获得一束高能量飞秒径向或角向偏振光。本发明能够有效地解决传统的OPCPA由于径向或角向偏振光的偏振方向不均匀而造成无法放大的问题，实现高能量的径向或角向偏振光激光输出。

技术领域

本发明涉及超快激光技术领域，特别是一种基于光参量啁啾脉冲放大的径向或角向偏振光激光装置。

背景技术

径向或角向偏振光是一种空间非均匀偏振光，在空间不同位置的偏振状态不同，并且光束横截面偏振态分布呈现轴对称或环形分布，并且由于光斑中心存在相位奇点导致中心位置电场振幅为零，光斑的强度呈现出空心环状分布。径向或角向偏振光因其独特的偏振和强度分布特性，带来了很多潜在的应用价值，包括粒子捕获、高精度金属材料加工、超分辨显微技术、表面等离子体激发及激光加速等领域，具有巨大的应用潜力的价值。

而高能量飞秒径向或角向偏振光在强场物理领域有着非常广阔的前景，由于径向或角向偏振光大数值孔径聚焦系统的强聚焦后形成较强的纵向电场，可以直接由于电子的加速，并且可以突破传统相干光场的经典衍射极限，得到更小的聚焦光斑尺寸和更高的能量密度。同时，径向或角向偏振光的横向电场把电子囚禁在聚焦光斑的中心，提高了电子密度的同时，压缩了单能电子束的发散角。因此，搭建高能量飞秒径向或角向偏振光激光系统具有非常广阔的研究前景。

然而，径向或角向偏振光的不同空间位置有着不同的偏振状态，传统的光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)激光系统受限于光栅对激光偏振的要求以及放大晶体的相位匹配要求等，无法完整地放大径向或角向偏振光，从而造成输出径向或角向偏振激光的质量非常差。

因此，通过利用双路放大合束的方法，采用分两路放大后，再进行相干合束的方法来产生高能量飞秒径向或角向偏振光，是解决上述问题的一个重要方法。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种基于光参量啁啾脉冲放大的径向或角向偏振光激光装置，本发明的技术解决方案如下：

一种基于光参量啁啾脉冲放大的径向或角向偏振光激光装置，其特点在于：包括飞秒激光种子源、展宽器、波长转换装置、皮秒激光器、涡旋波片、信号光分束片、泵浦光分束片、双色镜、非线性晶体、压缩器、延时器、半波片和合束镜；

所述的飞秒激光种子源产生飞秒种子光，经展宽器时域展宽后，形成皮秒种子光；该皮秒种子光经涡旋波片转化为径向或角向偏振种子光；

所述的飞秒激光种子源产生飞秒种子光，通过波长转换装置注入所述的皮秒激光器，形成皮秒泵浦光；

所述的径向或角向偏振种子光经所述的信号光分束片分成相同的两束，并且皮秒泵浦光经泵浦光分束片分成相同的两束，两路的径向或角向偏振种子光和皮秒泵浦光分别利用双色镜共线入射至非线性晶体内，经放大后，获得两束相同的高能量部分径向或角向偏振光；

将所述的两束高能量部分径向或角向偏振光，经过压缩器压缩后，形成两束高能量飞秒部分径向或角向偏振光，一束利用半波片将偏振方向旋转90°后，和另一束通过合束镜合束，从而获得一束高能量飞秒径向或角向偏振光；所述的两束高能量飞秒部分径向或角向偏振光之间的时域重合通过延时器调节。

所述的展宽器用于将脉宽展宽至皮秒量级。

所述的压缩器用于将脉宽压缩至飞秒量级。

所述的展宽器为正色散展宽器，可通过调节光栅位置调节展宽器引入的色散量。