A chirped pulse broadening compression and amplification system for eliminating high-order dispersion includes a femtosecond pulse oscillator, a main grating broadener, a main amplifier, and a main grating compressor. Its characteristics are that the system also includes an auxiliary broadener, an auxiliary compressor, a preamplifier, a first mirror and a second mirror. In the invention, pulse stretching compression is separated from dispersion compensation of system material, so that the residual high-order dispersion of the final output optical pulse can be reduced by several orders of magnitude, and may even be completely eliminated. The phase spectrum of the output laser pulse is flat, and the pulse width near the transformation limit can be obtained, which supports the amplification of ultra-short and ultra-intense pulses with a width below 15 fs, and enhances the contrast at the position of picosecond before the main pulse of the output laser.
【技术实现步骤摘要】
消除高阶色散的啁啾脉冲展宽压缩放大系统
本专利技术涉及激光科学领域,特别涉及一种消除高阶色散的啁啾脉冲时域展宽压缩放大系统。
技术介绍
超强超短激光科学以超强超短激光的发展,超强超短激光与物质的相互作用,以及在交叉学科和相关高
中的前沿基础研究为研究对象,是重要的科学前沿领域。其中可以输出高功率脉冲的小型化超短超强激光系统是超强超短激光科学领域研究的基本设备。这里的“超强超短”是指激光脉冲的时间宽度极窄(一般小于200飞秒,飞秒即10-15s,简称fs),峰值功率极高(大于1太瓦,即1012W,简称TW)。超短脉冲的时间宽度受到光谱的制约,光谱越宽,脉冲压缩理论上可能达到的脉冲宽度就越窄,但实际中会受不平坦的激光相位谱的影响,无法实现理想压缩。超短超强激光系统采用啁啾脉冲放大(ChirpedPulseAmplification,简写为CPA)为基本技术路线。典型方案如采用CPA技术的钛宝石激光系统:飞秒激光振荡源直接产生的强度较弱的超短脉冲,首先被送入光栅展宽器中,由光栅引入强烈的啁啾,脉冲时间宽度因而被展宽百万倍,成为纳秒(纳秒即10-9s,简称ns)量级的长脉冲。这样的长脉冲在钛宝石增益介质中,获得能量放大;最后利用光栅压缩器,消除激光脉冲中的啁啾,使纳秒长脉冲被压缩回飞秒超短脉冲,最终实现超强超短激光脉冲的输出。该激光脉冲具有宽光谱的特性,其光谱的付里叶变换极限决定了压缩可能达到的最窄脉冲宽度。超强超短激光系统输出激光脉冲具有很高能量,容易造成系统自身的光学器件破坏。所以通常要求压缩器采用反射元件,结构越简单越好、损耗越小越好。最简单的结构莫过 ...
【技术保护点】
1.一种消除高阶色散的啁啾脉冲展宽压缩放大系统,包括飞秒脉冲振荡源、主光栅展宽器、主放大器和主光栅压缩器,其特征在于该系统还包括辅展宽器、辅压缩器、前置放大器、第一反射镜和第二反射镜,所述元器件的相对位置关系如下:飞秒脉冲振荡源产生的飞秒级超短脉冲经所述的辅展宽器展宽成短脉冲,该短脉冲进入所述的前置放大器初步放大后的短脉冲进入所述的辅压缩器被部分压缩回百飞秒级脉冲,该百飞秒级脉冲在第一反射镜引导下进入所述的主光栅展宽器展宽至长脉冲,在第二反射镜的引导下进入所述的主放大器实现能量放大,该能量放大后的长脉冲进入所述的主光栅压缩器,被压缩成为飞秒量级的超短脉冲;所述的短脉冲是指皮秒至百皮秒量级的光脉冲,所述的长脉冲为纳秒量级的光脉冲,所述的主光栅展宽器和主光栅压缩器不负责系统内材料色散的补偿;所述的辅展宽器和辅压缩器用于系统内材料色散的补偿。
【技术特征摘要】
1.一种消除高阶色散的啁啾脉冲展宽压缩放大系统,包括飞秒脉冲振荡源、主光栅展宽器、主放大器和主光栅压缩器,其特征在于该系统还包括辅展宽器、辅压缩器、前置放大器、第一反射镜和第二反射镜,所述元器件的相对位置关系如下:飞秒脉冲振荡源产生的飞秒级超短脉冲经所述的辅展宽器展宽成短脉冲,该短脉冲进入所述的前置放大器初步放大后的短脉冲进入所述的辅压缩器被部分压缩回百飞秒级脉冲,该百飞秒级脉冲在第一反射镜引导下进入所述的主光栅展宽器展宽至长脉冲,在第二反射镜的引导下进入所述的主放大器实现能量放大,该能量放大后的长脉冲进入所述的主光栅压缩器,被压缩成为飞秒量级的超短脉冲;所述的短脉冲是指皮秒至百皮秒量级的光脉冲,所述的长脉冲为纳秒量级的光脉冲,所述的主光栅展宽器和主光栅压缩...
【专利技术属性】
技术研发人员:王乘,冷雨欣,许毅,陆效明,刘彥祺,韩冬佳,李儒新,徐至展,
申请(专利权)人:中国科学院上海光学精密机械研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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