[发明专利]一种基于场映射泵浦光束整形的光参量啁啾脉冲放大方法在审
申请号: | 202310221191.3 | 申请日: | 2023-03-08 |
公开(公告)号: | CN116184680A | 公开(公告)日: | 2023-05-30 |
发明(设计)人: | 刘鑫;曹华保;刘柯阳;付玉喜;李锦晖;甄奇文;黄沛;王虎山;王向林 | 申请(专利权)人: | 中国科学院西安光学精密机械研究所 |
主分类号: | G02B27/09 | 分类号: | G02B27/09;G02B27/00;G02F1/39 |
代理公司: | 西安恒泰知识产权代理事务所 61216 | 代理人: | 王芳 |
地址: | 710119 陕西省西*** | 国省代码: | 陕西;61 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 映射 光束 整形 参量 啁啾 脉冲 放大 方法 | ||
本发明公开了一种基于场映射泵浦光束整形的光参量啁啾脉冲放大方法,将泵浦源输出的高斯光束输入折射率整形系统进行平顶光束整形,得到平顶型的泵浦光束;采用展宽器对信号光进行时间上的展宽,得到展宽后的信号光;将平顶型的泵浦光束与展宽后的信号光同时入射到非线性晶体同一位置进行光参量放大,得到放大后的信号光;通过折射率整形系统将泵浦光束由高斯型整形为平顶型,使得信号光在不同空间位置处得到均匀的增益,提升了泵浦光到信号光的转换效率,此外,通过折射率整形系统得到的输出光束的能量相对于输入光束而言几乎没有损失,解决了现有技术中泵浦光束的光参量啁啾脉冲放大效率不高和脉冲时空质量不高的技术问题。
技术领域
本发明属于超快光学领域,涉及一种脉冲放大方法,具体是一种基于场映射泵浦光束整形的光参量啁啾脉冲放大方法。
背景技术
近中红外、少周期、高功率的飞秒脉冲是一个良好的驱动源,在许多超快动力学实验上,如,激光尾波加速、高次谐波产生以及相干衍射成像有着重要的应用。
利用光参量啁啾脉冲放大技术是产生上述高功率飞秒脉冲的一种有效途径。用于光参量啁啾脉冲放大的非线性晶体通常可以满足超宽带增益以支持少周期脉冲的产生,其次放大过程无需考虑热效应使得晶体可以承受高强度的泵浦光。光参量放大过程,是一个泵光和信号光在某一空间和时间点上重合的部分发生能量转换的过程,泵浦光的时空形状直接影响了整个放大过程。常见的泵浦源输出的时间和空间形状都是高斯型,由于光参量转换的过程中不同位置处的放大不同,导致信号光的增益中间高,两边低,极大地影响了泵浦光到信号光的转换效率,并给放大的信号光带来了时空耦合效应。获得空间上平顶形状的泵光,不仅信号光空间上得到的增益会变得均匀,还可以缓解空间走离效应带来的不利影响,减小时空耦合效应。因此泵浦光的时空形状尤其是平顶泵浦光束对光参量放大过程转换效率和时空质量的提升至关重要。
目前泵浦光束整形主要通过以下方法实现:(1)采用液晶空间调制器,通过液晶的双折射实现对入射光束相位的控制。但由于液晶材料的损伤阈值较低,这种方式只适用于低峰值功率的脉冲;(2)采用锯齿孔径切光镜,该方法适用于高能量、低重频的脉冲,但其脉冲利用率较低(大约为10%);(3)采用倍频的方法,消耗光束光强分布中最强的部分,得到的剩余光束大概是类平顶的,但受限于二次谐波的转换效率,光束的利用率只有50%左右;(4)采用衍射相位板的方法,其整形系统的能量利用效率可达95%,但是由于整形后的平顶光束形状随传播距离变化特别大,只能在较小的传播范围内保持平顶,这在一定程度上限制了光学系统的设计,另一方面在整形过程中的光强调制也容易造成元件的损伤。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于,提供一种基于场映射泵浦光束整形的光参量啁啾脉冲放大方法,以解决现有技术中泵浦光束的光参量啁啾脉冲放大效率不高和脉冲时空质量不高的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案予以实现:
一种基于场映射泵浦光束整形的光参量啁啾脉冲放大方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将泵浦源输出的高斯光束输入折射率整形系统进行平顶光束整形,得到平顶型的泵浦光束;
所述的折射率整形系统包括依次布设的第一非球面镜和第二非球面镜;
所述的第一非球面镜的面形函数和第二非球面镜的面型函数如公式(1)和公式(2)所示:
其中:
z(r)表示第一个非球面镜的面型函数;
Z(R)表示第二个非球面镜的面型函数;
r表示输入光束高度;
R表示输出光束高度;
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国科学院西安光学精密机械研究所,未经中国科学院西安光学精密机械研究所许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/202310221191.3/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。