四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光，特別涉及一種四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置，其主要適用于飛秒激光、超強(qiáng)超短激光。
【背景技術(shù)】
[0002]強(qiáng)場(chǎng)物理等方面的研宄對(duì)于超強(qiáng)飛秒激光的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用，過(guò)去十年間國(guó)際上先后發(fā)展了多臺(tái)飛秒拍瓦級(jí)激光裝置，脈寬均約為三十飛秒。目前實(shí)現(xiàn)飛秒拍瓦激光都是采用啁啾脈沖放大結(jié)構(gòu)，即裝置包括種子源、光柵展寬器、預(yù)放大器、主放大器和光柵壓縮器。對(duì)于脈寬約為三十飛秒的啁啾脈沖放大裝置，色散管理是一個(gè)極為重要的問(wèn)題。若不考慮預(yù)放大器和主放大器，光柵展寬器和光柵壓縮器可以實(shí)現(xiàn)完美匹配，完全補(bǔ)償全裝置的二階、三階、四階及以上色散，并獲得近轉(zhuǎn)換極限脈沖。但當(dāng)預(yù)放大器和主放大器加入到裝置中時(shí)，這種色散管理的平衡就被打破。在先技術(shù)是通過(guò)優(yōu)化光柵壓縮器的入射角和光柵間距實(shí)現(xiàn)對(duì)光柵展寬器、預(yù)放大器和主放大器引入的各階色散進(jìn)行補(bǔ)償。但該技術(shù)只能補(bǔ)償全裝置的二階和三階色散，無(wú)法補(bǔ)償四階色散。為了獲得小于三十飛秒超短激光脈沖，進(jìn)一步提高飛秒拍瓦級(jí)激光裝置的峰值功率，必須補(bǔ)償全裝置的四階色散。
[0003]棱柵對(duì)一般被用作小能量超寬帶激光的壓縮器與材料展寬器匹配，或被用作展寬器與材料壓縮器匹配。
[0004]本發(fā)明將棱柵對(duì)引入到大能量高功率飛秒啁啾脈沖放大激光裝置中，與裝置原有的光柵展寬器、預(yù)放大器、主放大器和光柵壓縮器形成綜合色散管理。裝置絕大量色散仍由光柵展寬器和光柵壓縮器引入，棱柵對(duì)只是起到色散修正的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置。該裝置可實(shí)現(xiàn)啁啾脈沖的四階色散補(bǔ)償，獲得近轉(zhuǎn)換極限飛秒激光脈沖。
[0006]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置，該裝置包括種子源、光柵展寬器、預(yù)放大器、主放大器和光柵壓縮器，其特點(diǎn)在于，還包括色散修正器，該色散修正器包括第一棱柵、第二棱柵、直角棱鏡和反射鏡，所述的第一棱柵和第二棱柵反平行相對(duì)設(shè)置，所述的直角棱鏡的入射面與所述的第二棱柵的衍射光垂直，所述的種子源輸出的激光經(jīng)光柵展寬器展寬、預(yù)放大器放大、第一棱柵衍射、第二棱柵衍射、直角棱鏡折返后，又經(jīng)第二棱柵衍射、第一棱柵衍射后，經(jīng)所述的反射鏡反射進(jìn)入所述的主放大器，放大后由所述的光柵壓縮器壓縮輸出。
[0008]本發(fā)明具有如下技術(shù)特點(diǎn):
[0009]本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)啁啾脈沖的四階色散補(bǔ)償，獲得近轉(zhuǎn)換極限的飛秒激光脈沖。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置實(shí)施例示意圖。
[0011]圖2是在先技術(shù)和本發(fā)明四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置壓縮脈沖對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，以求更為清楚明了地理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成情況和工作流程，但不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013]圖1是本發(fā)明四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置實(shí)施例示意圖，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明包括種子源1、光柵展寬器2、預(yù)放大器3、主放大器9和光柵壓縮器10，還包括色散修正器4，該色散修正器4包括第一棱柵5、第二棱柵6、直角棱鏡7和反射鏡8，所述的第一棱柵5和第二棱柵6反平行相對(duì)設(shè)置，所述的直角棱鏡7的入射面與所述的第二棱柵6的衍射光垂直，所述的色散修正器4的光路如下:入射光經(jīng)第一棱柵5衍射、經(jīng)第二棱柵6衍射、直角棱鏡7折返、第二棱柵6衍射、第一棱柵5衍射輸出，經(jīng)反射鏡8反射并導(dǎo)入主放大器9。
[0014]種子源I輸出的激光經(jīng)光柵展寬器2展寬、經(jīng)預(yù)放大器3放大、經(jīng)色散修正器4色散修正、經(jīng)主放大器9放大、經(jīng)光柵壓縮器10壓縮輸出。
[0015]基于如下系統(tǒng)參數(shù)對(duì)本發(fā)明四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置進(jìn)行了模擬:種子源I為中心波長(zhǎng)800nm、脈寬20fs ;光柵展寬器2為1480g/mm光柵、入射角52度、光柵對(duì)等效斜距離Im ;預(yù)放大器3和主放大器9引入的色散二階4.26 X 104fs2、三階3.13 X 104fs\四階-3.75X 103fs4、五階2.96X 104fs5。在先技術(shù)僅利用優(yōu)化光柵壓縮器10進(jìn)行色散補(bǔ)償和脈沖壓縮，全裝置的二階和三階色散為零，四階色散為4.2850X 105fs4。本發(fā)明四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置在預(yù)放大器3和主放大器9之間插入色散修正器4并配合光柵壓縮器10進(jìn)行色散補(bǔ)償和脈沖壓縮，全裝置的二階、三階和四階色散均為零。在先技術(shù)壓縮脈沖如圖2中虛線所示，本發(fā)明四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置的壓縮脈沖如圖2中實(shí)線所示。理論模擬表明，與在先技術(shù)相比，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)啁啾脈沖的四階色散補(bǔ)償，獲得了近轉(zhuǎn)換極限飛秒激光脈沖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置，該裝置包括種子源(I)、光柵展寬器(2)、預(yù)放大器(3)、主放大器(9)和光柵壓縮器(10)，其特征在于，還包括色散修正器(4)，該色散修正器(4)包括第一棱柵(5)、第二棱柵(6)、直角棱鏡(7)和反射鏡(8)，所述的第一棱柵(5)和第二棱柵(6)反平行相對(duì)設(shè)置，所述的直角棱鏡(7)的入射面與所述的第二棱柵出)的衍射光垂直，所述的種子源(I)輸出的激光經(jīng)光柵展寬器(2)展寬、預(yù)放大器(3)放大、第一棱柵(5)衍射、第二棱柵(6)衍射、直角棱鏡(7)折反、第二棱柵(6)衍射、第一棱柵(5)衍射后，經(jīng)所述的反射鏡(8)反射進(jìn)入所述的主放大器(9)，放大后由光柵壓縮器(10)壓縮輸出。
【專利摘要】一種四階色散補(bǔ)償啁啾脈沖放大激光裝置，該裝置包括種子源、光柵展寬器、預(yù)放大器、色散修正器、主放大器和光柵壓縮器，所述的色散修正器包括第一棱柵、第二棱柵、直角棱鏡和反射鏡。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)啁啾脈沖的四階色散補(bǔ)償，獲得近轉(zhuǎn)換極限的飛秒激光脈沖。
【IPC分類】H01S3-10, G02F1-39
【公開(kāi)號(hào)】CN104795718
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510176947
【發(fā)明人】李朝陽(yáng), 冷雨欣, 李儒新
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日