專利名稱：超短脈沖啁啾光參量激光放大器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種參量激光放大器，特別是涉及啁啾飛秒光參量激光放大器。
飛秒超短脈沖激光是物理學、生物學、醫學、化學等各學科和各應用領域研究超快過程的最佳手段。超短脈沖可實現太瓦級超高功率激光，是研究超強過程的工具。超短脈沖激光和超強激光是目前激光領域重大研究方向。
目前產生飛秒強激光的技術是使用鎖模技術產生飛秒激光脈沖序列，然后將其展寬成納秒亞納秒啁啾脈沖再放大壓縮，如美國Spectra-Physics公司1993年以來投放市場的Quant-Ray TSA型鈦寶石飛秒激光放大器，是氬離子激光泵浦的鎖模飛秒激光器產生的50～80fs,82MHz脈沖激光經脈沖展寬后展寬成納秒或亞秒的啁啾脈沖，此啁啾脈沖經隔離/選單器，變為10Hz，低重復頻率后注入鈦寶石放大級，放大后再經啁啾壓縮，得到高功率飛秒放大脈沖，此激光器技術復雜，價格高。
本發明的目的在于克服目前飛秒強脈沖激光系統很復雜的缺陷，從而提供一種簡單的由空心柱透鏡或半邊柱透鏡、非線性激光晶體、泵浦光源和啁啾光脈寬壓縮器構成的飛秒光參量放大器，簡化了裝置。
本發明的目的是這樣實現的以
圖1為例，平凸空心柱透鏡2放置于時間啁啾的參量激光7的前方，參量激光7穿過空心柱透鏡2的空心部位，入射到非線性晶體4被參量放大，非線性激光晶體4的中心在平凸空心柱透鏡2的焦點處。放大級泵浦光1經空心柱透鏡2的非空心部位會聚到非線性激光晶體4上，以會聚光代替光束掃描，多入射角泵浦非線性激光晶體4。被非線性激光晶體4放大的參量激光6進入啁啾光脈寬壓縮器8壓縮成超高功率的超短脈沖，可達到TW級飛秒激光，是一個超短脈沖啁啾參量激光器。
本發明的啁啾參量放大器是以平凸空心柱透鏡2，產生會聚光束，會聚光束具有不同的入射角代替光束掃描(不用電光晶體束偏轉)，泵浦非線性激光晶體4，作為啁啾寬帶放大器，可獨立放大任何已有的啁啾激光。
本發明在參量放大中不需要加光學延遲系統完成泵浦光與被放大的啁啾參量脈沖達到高精度同步的需求，故而是一個簡化的放大系統。
還可以在非線性激光晶體4和啁啾光脈寬壓縮器8之間的光軸方向上順次加上雙凸空心柱透鏡或雙凸半邊柱透鏡3和非線性激光晶體5，其中非線性激光晶體4、5分別放置于雙凸空心柱透鏡3的2倍焦點處，構成多級超短脈沖啁啾光參量激光放大器。
所用的非線性激光晶體可以是BBO,LBO或KTP。
所有光學元件都安裝在光學調整架上。
所用的啁啾光脈寬壓縮器8可以是雙光柵壓縮器，單光柵壓縮器或非線性光學晶體壓縮器。
本發明的超短脈沖啁啾光參量激光放大器簡化了鎖模、展寬、選單、放大等已有的飛秒激光技術，結構簡單，造價低。
下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明圖1是實施例1的單級超短脈沖啁啾光參量激光放大器，圖2是實施例2的飛秒啁啾光參量激光放大器，圖3是實施例3的單級超短脈沖啁啾光參量激光放大器，其中(1)放大級泵浦光，(2)平凸空心柱透鏡或半邊柱透鏡，(3)雙凸空心柱透鏡或半邊柱透鏡，(4),(5)非線性激光晶體，(6)被放大的啁啾參量激光脈沖，(7)時間啁啾的參量激光，(8)啁啾光脈寬壓縮器，實施例1按照圖1制作一臺飛秒啁啾光參量激光放大器。激光泵浦源1經平凸空心柱透鏡2偏折會聚，泵浦非線性激光晶體4。時間啁啾的參量激光7經空心柱透鏡的空心部位入射到非線性激光晶體4。空心柱透鏡只會聚泵浦光而不會聚信號激光，會聚光束含有不同入射角，代替光束掃描實現角度掃描放大時間啁啾的參量激光7。被放大的啁啾參量激光6進入光脈寬壓縮器8壓縮成超高功率超短脈沖，可達到TW級飛秒激光。
實施例2
按照圖2制作一臺飛秒啁啾光參量放大器，泵浦光1經平凸空心柱透鏡2偏折會聚到非線性激光晶體4，再經雙凸空心柱透鏡3偏折會聚到非線性激光晶體5，用光束會聚代替光束掃描實現角度調諧放大寬帶啁啾參量激光。時間啁啾參量激光7穿過平凸空心柱透鏡2的空心部位入射到非線性激光晶體4被參量放大，再經雙凸空心柱透鏡3的空心部位進入非線性激光晶體5被再次放大。非線性激光晶體4、5分別放置于雙凸空心柱透鏡3的2倍焦點處，非線性激光晶體4的中心在平凸空心柱透鏡2的焦點處，被參量放大的激光脈沖6進入啁啾光脈寬壓縮8壓縮成超高功率超短(飛秒)脈沖。
實施例3按照圖3制作一臺單級超短脈沖啁啾光參量激光放大器。結構如實施例1，但用一塊平凸半邊柱透鏡2代替平凸空心柱透鏡作為泵浦光束1的偏折器。用會聚光束的會聚角代替光束掃描產生的掃描角實現寬帶啁啾激光的放大。放大的參量激光6經啁啾光脈寬壓縮器8壓縮成超高功率超短脈沖激光，可達到TW級激光。
權利要求
1．一種超短脈沖啁啾光參量激光放大器，其特征在于由平凸空心柱透鏡(2)、非線性激光晶體(4)構成參量放大器，再加上啁啾光脈寬壓縮器(8)，構成超短脈沖啁啾光參量激光放大器平凸空心柱透鏡(2)放置于參量激光(7)的前方，參量激光(7)穿過空心柱透鏡(2)的空心部位，入射到非線性晶體(4)被參量放大，非線性激光晶體(4)的中心在平凸空心柱透鏡(2)的焦點處，放大級泵浦光(1)經空心柱透鏡(2)的非空心部位會聚到非線性激光晶體(4)上泵浦非線性激光晶體(4)，被非線性激光晶體(4)放大的參量激光(6)進入啁啾光脈寬壓縮器(8)壓縮成超高功率的超短脈沖而成一個超短脈沖啁啾參量激光放大器；所有光學元件都安裝在光學調整架上；所用的啁啾光脈寬壓縮器(8)可以是雙光柵壓縮器，單光柵壓縮器或非線性光學晶體壓縮器。
2．按權利要求1所述的超短脈沖啁啾光參量激光放大器，其特征在于在非線性激光晶體(4)和啁啾光脈寬壓縮器(8)之間的光軸方向上還可以順次加上雙凸空心柱透鏡(3)和非線性激光晶體(5)，其中非線性激光晶體(4)、(5)分別放置于雙凸空心柱透鏡(3)的2倍焦點處。
3．按權利要求1所述的超短脈沖啁啾光參量激光放大器，其特征在于還可以將平凸空心柱透鏡(2)換成半邊柱透鏡，構成一臺單級超短脈沖啁啾光參量激光放大器。
4．按權利要求1所述的超短脈沖啁啾光參量激光放大器，其特征在于所用的非線性激光晶體可以是BBO,LBO或KTP。
全文摘要
本發明涉及一種參量激光放大器,特別是涉及啁啾飛秒光參量激光放大器。本發明由空心柱透鏡或半邊柱透鏡、非線性激光晶體、泵浦光源和啁啾光脈寬壓縮器構成飛秒光參量放大器。本發明結構簡單,價格便宜,實用性強。
文檔編號H01S3/00GK1315671SQ0010543
公開日2001年10月3日 申請日期2000年3月28日 優先權日2000年3月28日
發明者許祖彥, 徐瑤, 陳毓川, 汪家升, 房曉俊, 齊俊杰, 梁曉燕 申請人:中國科學院物理研究所