一種雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法及裝置。泵浦激光源產(chǎn)生飛秒泵浦光經(jīng)過(guò)分束鏡分為兩束，經(jīng)過(guò)泵浦展寬器、泵浦延時(shí)器得到兩束啁啾泵浦光，再經(jīng)過(guò)雙色鏡入射到非線性晶體；信號(hào)激光源產(chǎn)生飛秒信號(hào)光經(jīng)過(guò)信號(hào)光展寬器得到啁啾信號(hào)光，再經(jīng)過(guò)雙色鏡與兩束啁啾泵浦光在時(shí)間和空間上耦合并入射到非線性晶體中發(fā)生光參量放大，入射到分光片濾除得到放大的啁啾信號(hào)光，通過(guò)脈沖壓縮器得到放大后的飛秒信號(hào)光。本發(fā)明對(duì)兩束泵浦光和信號(hào)光分別加入啁啾和延時(shí)，調(diào)整對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)頻率補(bǔ)償光參量放大過(guò)程中因脈沖瞬時(shí)頻率偏離中心頻率造成的相位失配，并調(diào)整加入的啁啾和時(shí)延使其分別放大啁啾信號(hào)光的低頻和高頻成分，擴(kuò)展了信號(hào)光的增益譜寬。
【專利說(shuō)明】—種雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超快激光【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法及
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]周期量級(jí)的高強(qiáng)度激光脈沖在高次諧波產(chǎn)生、相干X射線產(chǎn)生及超快過(guò)程探測(cè)等研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。近年來(lái)，光參量放大技術(shù)(Optical parametricamplification, 0PA)因其增益譜寬大、可調(diào)諧性強(qiáng)、幾乎沒(méi)有熱效應(yīng)積累以及高階非線性小等優(yōu)勢(shì)，成為了將鈦藍(lán)寶石激光頻率下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生紅外周期量級(jí)超強(qiáng)激光脈沖的首選方案。
[0003]然而， 受到非線性晶體尺寸及損傷閾值的限制，OPA所能用到的最大泵浦能量不能滿足一部分強(qiáng)場(chǎng)物理研究的需要。因此，啁啾脈沖放大技術(shù)(Chirped-pulseamplification, CPA)被移植到OPA中形成了光參量啁啾脈沖放大(OPCPA)。OPCPA不再選用超短脈沖作為泵浦光，而是改用皮秒或納秒級(jí)的長(zhǎng)脈沖高能量激光泵浦，同時(shí)輸入的寬帶信號(hào)光也被加入啁啾使其脈寬達(dá)到泵浦光的量級(jí)以確保能量的充分轉(zhuǎn)換。OPCPA過(guò)程中，高頻率高強(qiáng)度的泵浦光和低頻率低強(qiáng)度的啁啾信號(hào)光在時(shí)間和空間上相互耦合入射非線性晶體，在晶體內(nèi)相位匹配的條件下發(fā)生差頻得到第三束低頻的閑頻光。通常情況下，OPCPA的相位匹配條件是針對(duì)信號(hào)光的中心頻率優(yōu)化的，因此中心頻率成分的放大效率最高，但隨著啁啾信號(hào)光的瞬時(shí)頻率偏離中心頻率，相位失配增大，放大效率降低，造成系統(tǒng)增益帶寬的減小。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法及裝置，在啁啾補(bǔ)償OPA系統(tǒng)中引入兩個(gè)泵浦脈沖，對(duì)兩束泵浦光和信號(hào)光分別加入啁啾和延時(shí)，通過(guò)調(diào)整其對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)頻率補(bǔ)償光參量放大過(guò)程中因脈沖瞬時(shí)頻率偏離中心頻率造成的相位失配，并且調(diào)整兩個(gè)泵浦脈沖的啁啾和時(shí)延使其分別放大啁啾信號(hào)光的低頻和高頻成分，從而進(jìn)一步提高光參量放大器的增益譜寬。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，提供一種雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法，所述方法包括以下步驟:
[0006]S1、產(chǎn)生初始飛秒泵浦光和初始飛秒信號(hào)光；
[0007]S2、將初始飛秒泵浦光分成兩束光，包括第一飛秒泵浦光和第二飛秒泵浦光；對(duì)初始飛秒信號(hào)光加入啁啾得到啁啾信號(hào)光，對(duì)第一飛秒泵浦光和第二飛秒泵浦光分別加入反向啁啾得到第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光；
[0008]S3、分別對(duì)第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光加入延時(shí)，使得第一啁啾泵浦光在時(shí)域上與啁啾信號(hào)光的脈沖后延重合，第二啁啾泵浦光在時(shí)域上與啁啾信號(hào)光的脈沖后延
重合；[0009]S4、調(diào)整第一啁啾泵浦光、第二啁啾泵浦光、啁啾信號(hào)光的啁啾和延時(shí)，使得第一啁啾泵浦光、第二啁啾泵浦光、啁啾信號(hào)光每一時(shí)刻的瞬時(shí)頻率都恰好達(dá)到相位匹配，將上述三束光共線入射到非線性晶體中進(jìn)行光參量放大，產(chǎn)生放大后的啁啾信號(hào)光和閑頻光，同時(shí)輸出衰減的啁啾泵浦光；
[0010]S5、濾掉衰減的啁啾泵浦光、閑頻光得到純凈的放大后的啁啾信號(hào)光，將所述純凈的放大后的啁啾信號(hào)光入射到脈沖壓縮器中，加入線性負(fù)啁啾對(duì)放大后的啁啾信號(hào)光進(jìn)行壓縮得到脈寬最短的飛秒信號(hào)光。
[0011]在本發(fā)明所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法中，所述步驟S2中，對(duì)初始飛秒信號(hào)光、第一飛秒泵浦光、第二飛秒泵浦光所加的啁啾均為線性啁啾，以簡(jiǎn)化脈沖的展寬和壓縮過(guò)程。
[0012]在本發(fā)明所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法中，所述步驟S2中，根據(jù)初始飛秒泵浦光波長(zhǎng)和初始飛秒信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線，分別對(duì)初始飛秒信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)非簡(jiǎn)并波段的曲線進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得出對(duì)第一飛秒泵浦光、第二飛秒泵浦光加入的嗎嗽系數(shù)。
[0013]在本發(fā)明所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法中，所述步驟S3中，根據(jù)初始飛秒泵浦光波長(zhǎng)和初始飛秒信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線，分別對(duì)初始飛秒信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)非簡(jiǎn)并波段的曲線進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得出對(duì)第一飛秒泵浦光、第二飛秒泵浦光加入的延時(shí)，確保兩個(gè)啁啾泵浦脈沖分別放大啁啾信號(hào)脈沖的低頻和高頻部分，從而得到寬帶的簡(jiǎn)并超短信號(hào)光。
[0014]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置，所述裝置包括泵浦光源、信號(hào)激光源、第一泵浦展寬器、第二泵浦展寬器、信號(hào)光展寬器、第一泵浦光延時(shí)器、第二泵浦光延時(shí)器、分束鏡、反射鏡、第一雙色鏡、第二雙色鏡、非線性晶體、分光片和脈沖壓縮器；
[0015]泵浦激光源產(chǎn)生的初始飛秒泵浦光經(jīng)過(guò)分束鏡分為兩束，包括第一飛秒泵浦光和第二飛秒泵浦光，第一飛秒泵浦光依次經(jīng)過(guò)第一泵浦展寬器、第一泵浦延時(shí)器得到第一啁啾泵浦光，第二飛秒泵浦光依次經(jīng)過(guò)反射鏡、第二泵浦展寬器、第二泵浦光延時(shí)器得到第二啁啾泵浦光，第一泵浦展寬器對(duì)第一飛秒泵浦光和第二泵浦展寬器對(duì)第二飛秒泵浦光所加的啁啾為反向；第一啁啾泵浦光經(jīng)過(guò)第二雙色鏡和第二啁啾泵浦光經(jīng)過(guò)第一雙色鏡后共同入射到非線性晶體；
[0016]信號(hào)激光源產(chǎn)生的初始飛秒信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)光展寬器得到第一啁啾信號(hào)光，啁啾信號(hào)光經(jīng)過(guò)第一雙色鏡與入射到第一雙色鏡的第二啁啾泵浦光在時(shí)間和空間上耦合，再經(jīng)過(guò)第二雙色鏡與入射到第二雙色鏡的第一啁啾泵浦光在時(shí)間和空間上耦合，所得光束共同入射到非線性晶體中發(fā)生光參量放大；從非線性晶體輸出的啁啾泵浦光、啁啾信號(hào)光和啁啾閑頻光共同入射到分光片以濾除啁啾泵浦光和啁啾閑頻光得到純凈的放大后的啁啾信號(hào)光；所述純凈的放大后的啁啾信號(hào)光入射到脈沖壓縮器中，加入線性負(fù)啁啾對(duì)放大后的啁啾信號(hào)光進(jìn)行壓縮得到脈寬最短的飛秒信號(hào)光。
[0017]在本發(fā)明所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置中，所述第一泵浦展寬器對(duì)第一飛秒泵浦光所加的啁啾為線性啁啾，第二泵浦展寬器對(duì)第二飛秒泵浦光所加的啁啾為線性啁啾。[0018]在本發(fā)明所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置中，根據(jù)初始飛秒泵浦光波長(zhǎng)和初始飛秒信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線，分別對(duì)初始飛秒信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)非簡(jiǎn)并波段的曲線進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得出所述第一泵浦展寬器對(duì)第一飛秒泵浦光、第二泵浦展寬器對(duì)第二飛秒泵浦光加入的啁啾系數(shù)。
[0019]在本發(fā)明所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置中，根據(jù)初始飛秒泵浦光波長(zhǎng)和初始飛秒信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線，分別對(duì)初始飛秒信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)非簡(jiǎn)并波段的曲線進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得出所述第一泵浦延時(shí)器對(duì)第一飛秒泵浦光、第二泵浦延時(shí)器對(duì)第二飛秒泵浦光加入的延時(shí)，確保兩個(gè)啁啾泵浦脈沖分別放大啁啾信號(hào)脈沖的低頻和高頻部分，從而得到寬帶的簡(jiǎn)并超短信號(hào)光。
[0020]因此，本發(fā)明可以獲得以下的有益效果:利用啁啾補(bǔ)償光參量放大的方法，將初始的飛秒泵浦光分成兩束飛秒泵浦光，且對(duì)兩束飛秒泵浦光和初始的飛秒信號(hào)光分別加入啁啾和延時(shí)得到兩束啁啾泵浦光和啁啾信號(hào)光，并調(diào)整啁啾系數(shù)和延時(shí)時(shí)間使得兩束啁啾泵浦光和啁啾信號(hào)光每一時(shí)刻的瞬時(shí)頻率都恰好達(dá)到相位匹配，以補(bǔ)償光參量放大過(guò)程中因脈沖瞬時(shí)頻率偏離中心頻率造成的相位失配；同時(shí)，調(diào)整延時(shí)時(shí)間使得兩束啁啾泵浦光在時(shí)域上分別對(duì)應(yīng)啁啾信號(hào)光的脈沖前延和后延，放大啁啾信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)的低頻和高頻成分，可利用有限帶寬的泵浦脈沖進(jìn)一步擴(kuò)展啁啾補(bǔ)償光參量放大系統(tǒng)的增益譜寬，以獲得寬帶的簡(jiǎn)并超短信號(hào)光。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0021]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0022]圖1是本發(fā)明雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶體切割角為19.89°時(shí)泵浦光與信號(hào)光波長(zhǎng)的關(guān)系圖，其中，實(shí)線為兩者達(dá)到完美相位匹配時(shí)的波長(zhǎng)關(guān)系圖，兩條虛線分別為線性擬合后第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光與啁啾信號(hào)光的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)關(guān)系圖；
[0024]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的初始信號(hào)光和輸出信號(hào)信號(hào)光的頻譜圖，其中虛線為初始信號(hào)脈沖的頻譜圖，實(shí)線為放大后的輸出脈沖頻譜圖；
[0025]圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的壓縮后的輸出脈沖時(shí)域包絡(luò)圖，其中，圖4(a)為輸出頻譜理論上支持的傅里葉變換極限脈沖示意圖，圖4(b)為補(bǔ)償了一階啁啾后得到的飛秒信號(hào)脈沖示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0027]本發(fā)明的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法，包括以下步驟:
[0028]S1、產(chǎn)生初始飛秒泵浦光和初始飛秒信號(hào)光；
[0029]S2、將初始飛秒泵浦光分成兩束光，包括第一飛秒泵浦光和第二飛秒泵浦光；對(duì)初始飛秒信號(hào)光加入線性正/負(fù)啁啾得到啁啾信號(hào)光，對(duì)第一飛秒泵浦光和第二飛秒泵浦光分別加入線性正/負(fù)或負(fù)/正啁啾得到第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光；
[0030]S3、分別對(duì)啁啾泵浦光I和啁啾泵浦光2加入延時(shí)，使得啁啾泵浦光I在時(shí)域上與啁啾信號(hào)光的脈沖后延(高頻成分)重合，啁啾泵浦光2在時(shí)域上與啁啾信號(hào)光的脈沖前延(低頻成分)重合；
[0031]S4、調(diào)整啁啾泵浦光1、啁啾泵浦光2、啁啾信號(hào)光的啁啾和延時(shí)，使得啁啾泵浦光
1、啁啾泵浦光2、啁啾信號(hào)光每一時(shí)刻的瞬時(shí)頻率都恰好達(dá)到相位匹配，將上述三束光共線入射到切割角合適的非線性晶體中進(jìn)行光參量放大，產(chǎn)生放大后的啁啾信號(hào)光和閑頻光，同時(shí)輸出衰減的啁啾泵浦光；
[0032]S5、濾掉衰減的啁啾泵浦光、閑頻光得到純凈的放大后的啁啾信號(hào)光，將所述純凈的放大后的啁啾信號(hào)光入到道脈沖壓縮器中，加入線性負(fù)啁啾對(duì)放大后的啁啾信號(hào)光進(jìn)行壓縮得到脈寬最短的飛秒信號(hào)光。
[0033]在上述步驟S2、S3中，對(duì)初始飛秒信號(hào)光、第一飛秒泵浦光、第二飛秒泵浦光所加的啁啾均為線性啁啾，以簡(jiǎn)化脈沖的展寬和壓縮過(guò)程。根據(jù)初始飛秒泵浦光波長(zhǎng)和初始飛秒信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線，分別對(duì)初始飛秒信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)非簡(jiǎn)并波段的曲線進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得出對(duì)第一飛秒泵浦光、第二飛秒泵浦光加入的啁啾系數(shù)和延時(shí)，確保兩個(gè)啁啾泵浦脈沖分別放大啁啾信號(hào)脈沖的低頻和高頻部分，從而得到寬帶的簡(jiǎn)并超短信號(hào)光。
[0034]基于上述方法，本發(fā)明提出一種雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置，如圖1所示，裝置包括泵浦光源1、信號(hào)激光源2、第一泵浦展寬器3、第二泵浦展寬器4、信號(hào)光展寬器5、第一泵浦光延時(shí)器6、第二泵浦光延時(shí)器7、分束鏡8、反射鏡9、第一雙色鏡10、第二雙色鏡
I1、非線性晶體12、分光片13和脈沖壓縮器14。
[0035]泵浦激光源I產(chǎn)生的初始飛秒泵浦光經(jīng)過(guò)分束鏡8分為兩束，包括第一飛秒泵浦光和第二飛秒泵浦光，第一飛秒泵浦光依次經(jīng)過(guò)第一泵浦展寬器3、第一泵浦延時(shí)器6得到第一啁啾泵浦光，第二飛秒泵浦光依次經(jīng)過(guò)反射鏡9、第二泵浦展寬器4、第二泵浦光延時(shí)器7得到第二啁啾泵浦光，第一泵浦展寬器3對(duì)第一飛秒泵浦光和第二泵浦展寬器4對(duì)第二飛秒泵浦光所加的啁啾為反向；第一啁啾泵浦光經(jīng)過(guò)第二雙色鏡11和第二啁啾泵浦光經(jīng)過(guò)第一雙色鏡10后共同入射到非線性晶體12 ；
[0036]信號(hào)激光源2產(chǎn)生的初始飛秒信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)光展寬器5得到啁啾信號(hào)光，啁啾信號(hào)光經(jīng)過(guò)第一雙色鏡10與入射到第一雙色鏡10的第二啁啾泵浦光在時(shí)間和空間上耦合，再經(jīng)過(guò)第二雙色鏡11與入射到第二雙色鏡11的第一啁啾泵浦光在時(shí)間和空間上耦合，所得光束共同入射到非線性晶體12中發(fā)生光參量放大；從非線性晶體12輸出的啁啾泵浦光、啁啾信號(hào)光和啁啾閑頻光共同入射到分光片13以濾除啁啾泵浦光和啁啾閑頻光得到純凈的放大后的啁啾信號(hào)光，純凈的放大后的啁啾信號(hào)光再入射到脈沖壓縮器14中，加入線性負(fù)啁啾對(duì)放大后的啁啾信號(hào)光進(jìn)行壓縮，得到脈寬最短的飛秒信號(hào)光。
[0037]在上述雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置中，第一泵浦展寬器3對(duì)第一飛秒泵浦光所加的啁啾為線性啁啾，第二泵浦展寬器4對(duì)第二飛秒泵浦光所加的啁啾為線性啁啾；根據(jù)初始飛秒泵浦光波長(zhǎng)和初始飛秒信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線，分別對(duì)初始飛秒信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)非簡(jiǎn)并波段的曲線進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得出所述第一泵浦展寬器3對(duì)第一飛秒泵浦光、第二泵浦展寬器4對(duì)第二飛秒泵浦光加入的啁啾系數(shù)以及第一泵浦延時(shí)器3對(duì)第一飛秒泵浦光、第二泵浦延時(shí)器4對(duì)第二飛秒泵浦光加入的延時(shí)，確保兩個(gè)啁啾泵浦脈沖分別放大啁啾信號(hào)脈沖的低頻和高頻部分，從而得到寬帶的簡(jiǎn)并超短信號(hào)光。
[0038]進(jìn)一步，根據(jù)泵浦光與信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線可看出，對(duì)于信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)的頻率成分，相位匹配曲線分別是單調(diào)遞增和單調(diào)遞減，因此可以分別通過(guò)啁啾補(bǔ)償光參量放大方法實(shí)現(xiàn)非簡(jiǎn)并波段的放大。結(jié)合兩束啁啾泵浦光共同放大啁啾信號(hào)光就能將兩側(cè)的非簡(jiǎn)并波段增益疊加，進(jìn)一步擴(kuò)展信號(hào)光的增益譜寬。實(shí)驗(yàn)上，泵浦光與信號(hào)光的啁啾、兩束泵浦光的延時(shí)分別通過(guò)各自的展寬器和延時(shí)器調(diào)整，通過(guò)觀察系統(tǒng)輸出頻譜來(lái)相應(yīng)調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)，即可使系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)化。
[0039]以下舉一個(gè)具體的實(shí)施例。
[0040]以飛秒鈦寶石激光再生放大器作為泵浦源產(chǎn)生脈寬為30fs，中心波長(zhǎng)為800nm，重復(fù)頻率為IkHz的泵浦脈沖。以脈寬為IOfS、中心波長(zhǎng)為1600nm、能量為3.8nJ的寬帶紅外脈沖作為信號(hào)光。以一塊厚度為1.6_，切割角為19.89°的BBO為非線性晶體。輸入泵浦脈沖的能量為3.7mJ，光斑直徑為3mm，對(duì)應(yīng)于lOOGW/cm2的峰值強(qiáng)度，能量較低的寬帶超連續(xù)白光作為初始信號(hào)光獲得放大。
[0041 ] 由圖2中的相位匹配曲線看到，790nm?810nm范圍的泵浦光可在簡(jiǎn)并頻率兩側(cè)的低頻和高頻區(qū)域分別匹配約200nm帶寬的信號(hào)光，且可以較好地進(jìn)行線性擬合，因此雙泵浦方法理論上可以在至少400nm范圍內(nèi)達(dá)到寬帶匹配。
[0042]圖3給出了信號(hào)光的輸入和輸出頻譜，可以看出，信號(hào)光在1300nm?1900nm范圍內(nèi)得到明顯放大，理論上可支持小于兩周期的輸出脈寬。同時(shí)輸出脈沖的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 20%以上。
[0043]圖4給出了該頻譜理論支持的傅里葉變換極限脈沖和補(bǔ)償了一階啁啾之后壓縮得到的脈沖。變換極限的脈沖脈寬約為8.9fs,對(duì)應(yīng)約1.6個(gè)光周期，而僅僅通過(guò)補(bǔ)償脈沖的一階啁啾，就可以將將脈寬壓縮到兩個(gè)光周期以內(nèi)(10.3fs)，輸出信號(hào)光的這一性質(zhì)可以大大簡(jiǎn)化壓縮脈沖的難度，在實(shí)驗(yàn)上具有較高可行性。
[0044]以上結(jié)果表明，利用兩束優(yōu)化了啁啾系數(shù)和時(shí)間延遲的啁啾泵浦光對(duì)一束中心波長(zhǎng)為簡(jiǎn)并波長(zhǎng)的啁啾信號(hào)光進(jìn)行雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)并信號(hào)光的寬帶放大，輸出脈寬小于兩個(gè)光周期的紅外脈沖，同時(shí)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到20%以上。
[0045]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51、產(chǎn)生初始飛秒泵浦光和初始飛秒信號(hào)光； 52、將初始飛秒泵浦光分成兩束光，包括第一飛秒泵浦光和第二飛秒泵浦光；對(duì)初始飛秒信號(hào)光加入啁啾得到啁啾信號(hào)光，對(duì)第一飛秒泵浦光和第二飛秒泵浦光分別加入反向啁啾得到第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光； 53、分別對(duì)第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光加入延時(shí)，使得第一啁啾泵浦光在時(shí)域上與啁啾信號(hào)光的脈沖后延重合，第二啁啾泵浦光在時(shí)域上與啁啾信號(hào)光的脈沖后延重合； 54、調(diào)整第一啁啾泵浦光、第二啁啾泵浦光、啁啾信號(hào)光的啁啾和延時(shí)，使得第一啁啾泵浦光、第二啁啾泵浦光、啁啾信號(hào)光每一時(shí)刻的瞬時(shí)頻率都恰好達(dá)到相位匹配，將上述三束光共線入射到非線性晶體中進(jìn)行光參量放大，產(chǎn)生放大后的啁啾信號(hào)光和閑頻光，同時(shí)輸出衰減的啁啾泵浦光； 55、濾掉衰減的啁啾泵浦光、閑頻光得到純凈的放大后的啁啾信號(hào)光，將所述純凈的放大后的啁啾信號(hào)光入射到脈沖壓縮器中，加入線性負(fù)啁啾對(duì)放大后的啁啾信號(hào)光進(jìn)行壓縮得到脈寬最短的飛秒信號(hào)光。
2.如權(quán)利要求1所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法，其特征在于，所述步驟S2中，對(duì)初始飛秒信號(hào)光、第一飛秒泵浦光、第二飛秒泵浦光所加的啁啾均為線性啁啾，以簡(jiǎn)化脈沖的展寬和壓縮 過(guò)程。
3.如權(quán)利要求2所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法，其特征在于，所述步驟S2中，根據(jù)初始飛秒泵浦光波長(zhǎng)和初始飛秒信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線，分別對(duì)初始飛秒信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)非簡(jiǎn)并波段的曲線進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得出對(duì)第一飛秒泵浦光、第二飛秒泵浦光加入的啁啾系數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大方法，其特征在于，所述步驟S3中，根據(jù)初始飛秒泵浦光波長(zhǎng)和初始飛秒信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線，分別對(duì)初始飛秒信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)非簡(jiǎn)并波段的曲線進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得出對(duì)第一飛秒泵浦光、第二飛秒泵浦光加入的延時(shí)，確保兩個(gè)啁啾泵浦脈沖分別放大啁啾信號(hào)脈沖的低頻和高頻部分，從而得到寬帶的簡(jiǎn)并超短信號(hào)光。
5.一種雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置，其特征在于，所述裝置包括泵浦光源(I )、信號(hào)激光源(2)、第一泵浦展寬器(3)、第二泵浦展寬器(4)、信號(hào)光展寬器(5)、第一泵浦光延時(shí)器(6)、第二泵浦光延時(shí)器(7)、分束鏡(8)、反射鏡(9)、第一雙色鏡(10)、第二雙色鏡(11)、非線性晶體(12)、分光片(13)和脈沖壓縮器(14)； 泵浦激光源(I)產(chǎn)生的初始飛秒泵浦光經(jīng)過(guò)分束鏡(8)分為兩束，包括第一飛秒泵浦光和第二飛秒泵浦光，第一飛秒泵浦光依次經(jīng)過(guò)第一泵浦展寬器(3)、第一泵浦延時(shí)器(6)得到第一啁啾泵浦光，第二飛秒泵浦光依次經(jīng)過(guò)反射鏡(9)、第二泵浦展寬器(4)、第二泵浦光延時(shí)器(7)得到第二啁啾泵浦光，第一泵浦展寬器(3)對(duì)第一飛秒泵浦光和第二泵浦展寬器(4)對(duì)第二飛秒泵浦光所加的啁啾為反向；第一啁啾泵浦光經(jīng)過(guò)第二雙色鏡(11)和第二啁啾泵浦光依次經(jīng)過(guò)第一雙色鏡(10)、第二雙色鏡(11)后共同入射到非線性晶體(12)； 信號(hào)激光源(2)產(chǎn)生的初始飛秒信號(hào)光經(jīng)過(guò)信號(hào)光展寬器(5)得到啁啾信號(hào)光，啁啾信號(hào)光經(jīng)過(guò)第一雙色鏡(10)與入射到第一雙色鏡(10)的第二啁啾泵浦光在時(shí)間和空間上耦合，再經(jīng)過(guò)第二雙色鏡(11)與入射到第二雙色鏡(11)的第一啁啾泵浦光在時(shí)間和空間上耦合，所得光束共同入射到非線性晶體(12)中發(fā)生光參量放大；從非線性晶體(12)輸出的啁啾泵浦光、啁啾信號(hào)光和啁啾閑頻光共同入射到分光片(13 )以濾除啁啾泵浦光和啁啾閑頻光得到純凈的放大后的啁啾信號(hào)光；所述純凈的放大后的啁啾信號(hào)光入射到脈沖壓縮器(14)中，加入線性負(fù)啁啾對(duì)放大后的啁啾信號(hào)光進(jìn)行壓縮得到脈寬最短的飛秒信號(hào)光。
6.如權(quán)利要求5所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置，其特征在于，所述第一泵浦展寬器(3)對(duì)第一飛秒泵浦光所加的啁啾為線性啁啾，第二泵浦展寬器(4)對(duì)第二飛秒泵浦光所加的啁啾為線性啁啾。
7.如權(quán)利要求6所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置，其特征在于，根據(jù)初始飛秒泵浦光波長(zhǎng)和初始飛秒信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線，分別對(duì)初始飛秒信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)非簡(jiǎn)并波段的曲線進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得出所述第一泵浦展寬器(3)對(duì)第一飛秒泵浦光、第二泵浦展寬器(4)對(duì)第二飛秒泵浦光加入的啁啾系數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的雙泵浦啁啾補(bǔ)償光參量放大裝置，其特征在于，根據(jù)初始飛秒泵浦光波長(zhǎng)和初始飛秒信號(hào)光波長(zhǎng)的相位匹配曲線，分別對(duì)初始飛秒信號(hào)光簡(jiǎn)并波長(zhǎng)兩側(cè)非簡(jiǎn)并波段的曲線進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得出所述第一泵浦延時(shí)器(3)對(duì)第一飛秒泵浦光、第二泵浦延時(shí)器(4)對(duì)第二飛秒泵浦光加入的延時(shí)，確保兩個(gè)啁啾泵浦脈沖分別放大啁啾信號(hào)脈沖的低頻和高頻部分，從`而得到寬帶的簡(jiǎn)并超短信號(hào)光。
【文檔編號(hào)】G02F1/39GK103605249SQ201310631148
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】張慶斌, 洪作飛, 陸培祥 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)