本发明专利技术涉及一种用于具有频率漂移的脉冲的光学参量放大的方法和装置，其使用两个泵浦信号并且其光谱增益带被延伸。根据尤其用于激光-物质交互的本发明专利技术，在每个脉冲(S)以及两个泵浦信号(P1,P2)之间，四波混合效应被优选应用在光纤(F)中；并且所述信号的相应光频率(fP1,fP2)的半和(fM)于脉冲光谱的载波相关。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有频率漂移的脉冲的光学参量放大的方法和装置
本专利技术涉及用于光学参量啁啾脉冲(chirped pulse)放大的方法和装置。本专利技术尤其涉及光纤光学参量啁啾脉冲放大器(FOPCPA)领域。由于光纤结构就尺寸和稳定性而言所提供的益处，这种新一代的放大器很可能在一些情形下取代大体积参量放大器。本专利技术可以使FOPCPA的(光谱)增益带延伸2倍并且因此放大了非常短的持续时间的脉冲。甚至可以获得比那些掺杂稀土元素的光纤的增益带宽更大的增益带宽，这也许为使用完全基于光纤的装置的超宽频带放大铺平了道路。这符合当前激光系统朝着完全基于光纤的系统的发展。本专利技术尤其应用于非常短的脉冲的放大、激光加工方法、激光-物质交互实验以及通信。
技术介绍
前些年光纤光学参量放大器(FOPA)在光学通信领域中经历了令人瞩目的成功。实际上，针对于同时放大波长分割多路复用信号的多个信道，其宽的增益带表示出主要利.、Mo这些特征也被证明对于放大广谱脉冲是极其有益的,其中广谱脉冲被暂时地拉伸以减少其峰值功率。实际上，直到现在，这些啁啾脉冲本质上通过以下被放大:要么在掺杂稀土元素的光纤的大体积材料(bulk material)中通过受激发射被放大，或者要么在基于二阶非线性晶体中的大体积放大器中被放大。在再压缩之后，这些装置可以获得极强的信号；它们代表了选择的激光源。针对于多个应用，对于紧凑设计、稳定性以及简单对齐的持续探索意味着光纤激光系统是优选的。然而，其基本操作原理需要光纤内部的泵浦能量存储，其中，这种能量随后以自发形式被产生或者以受激发射的形式被产生。通过这种方式，荧光信号被发射了足够长的时间以针对于要被恶化的信噪比。在需要极佳对比的应用情形下，可以使用大体积光学参量放大器，但是这些放大器对于对齐以及保持极大体积而言是相对复杂的。前些年前，因此提议产生上述诸如FOPCPA的装置来使光学参量放大器的益处和光纤放大器的益处相结合。利用以下进行的实验，这种理论研究被快速地确认:首先，在具有皮秒(picosecond, ps)信号的通信波长处,为了简单目的以及论证这种装置的可行性，参见下述文献: [I] C.Caucheteur, D.bigourd, E.Hugonnot, P.Szriftgiser, A.Kudlinski, Μ.Gonzalez Herraez and A.Mussot, “Experimental demonstration of optical parametricchirped pulse amplification in optical fiber”，Opt.Lett.，35 卷，11 号，1786-1788 页(2010)-随后具有飞秒(femtosecond,fs)脉冲的大约I微米,参见下述文献:[2]D.Bigourd, L.Lago, A.Mussot, A.Kudlinski, J.F.Gleyze andE.Hugonnot, 〃High-gain optica1-parametric chirped-pulse amplification offemtosecond pulses at I μ m, Opt.Lett., 35 卷，20 号，3480-3482 页(2010).利用退化设计(degenerated design)来执行所有这些实验论证或理论论证,其中，来自于相同泵浦源(pump source)的光子屈从于信号波以及空闲波。在这一点处应该注意的是，在本专利技术中，建议使用具有两个泵浦源的非退化设计，其中，待被放大的波的光谱的载波包含两个泵浦源的(光)频率的(算数)平均值，使得可以加宽放大器的带宽或增益带。此外，当待被放大的波近似地被注入在两个泵浦的中心处时，即当光谱的载波的中点近似地与频率的平均值一致时，甚至可以使带宽翻倍。公知的光纤参量放大器的操作原理在图1和图2中被示意性地阐述了。在这些附图中，(光)频率f被给定在X轴线上并且功率谱密度d被给定在y轴线(对数刻度)上。在退化情形(图1)下，其中，仅存在一个泵浦(泵浦信号P，其具有(光)频率fp)，待被放大的信号S在高频(B2)端或低频(BI)端处被注入到增益带B1-B2中。光纤F的输出以信号波Sa以及空闲波C为特征，其中该信号波Sa在其传播期间在光纤中已经被放大，并且该空闲波C相对于泵浦P与信号Sa对称。在存在两个泵浦(泵浦信号Pl和泵浦信号P2，其具有各自的(光)频率fPl和fP2，其中fPl小于fP2)的非退化设计中(图2)，原理是相似的。增益带B位于两个泵浦之间；并且到Pl和P2是等距的轴线M(对应于等于(fPl+fP2)/2)的(光)频率fM)形成针对B的对称轴。待被放大的信号S依次被注入在位于fM和多个泵浦中的一个泵浦的频率(即在图2示例中的fPl)之间的光谱半带上。并且，空闲波C被产生在位于图2的示例中的fM和fP2之间的另外的光谱半带上。由这些设计所带来的主要问题在于:总体上仅可以使用半个潜在的增益带。实际上，另一半被保留以用于信号传播期间所产生的空闲波。此外，波从两侧(信号波和空闲波)的注入在所谓的“相敏(phase-sensitive) ”设计中是可能的(潜在地能够放大而没有噪音)。然而，这需要极其精妙地控制所涉及的多个波中的每个波的相位，而这种控制不可能以稳定方式来实施。还可以通过注入多个单色波来同时利用整个增益带宽，其中光谱移位(spectralshifts)被调节以使得所产生的空闲波没有被覆盖，参见下述文献:[3] A.Durecu, C.Simonneau, A.Mussot, T.Sylvestre, E.Lantz, H.Maillotte, Fiber optical parametric amplifier and method for amplification ofoptical signals with a fiber optical parametric amplifier' 于 2006 年 2 月 15 日公布的欧洲专利申请EP1626308。然而，这种设计被限制到准单色波。进一步地，谱隙必须被“自由”地留下并且像这样限制了实际上可以被使用的光谱带。鉴于与光纤或者泵浦功率相关联的技术限制，因此，在I微米的区域内放大具有延伸超过10纳米的光谱的脉冲是尤其相对困难的。
技术实现思路
本专利技术的目标在于弥补上述的缺陷。具体地，本专利技术涉及一种用于光学参量啁啾脉冲放大的方法，其使用具有第一光频的第一泵浦信号，其中，四波混合效应被用在每个啁啾脉冲、第一泵浦信号以及具有第二光频的第二泵浦信号之间，并且其中，第一光频和第二光频的半和(half-sum)与所述啁啾脉冲光谱的载波相关。本专利技术还涉及一种用于光学参量啁啾脉冲放大的装置，包括:第一泵浦源，其用于提供具有第一光频的第一泵浦信号，光脉冲源，拉伸器，其用于暂时地拉伸所述光脉冲并因此提供所述啁啾脉冲，以及用于放大所述啁啾脉冲的介质，其中，所述装置还包括第二泵浦源，以用于提供具有第二光频的第二泵浦信号，其中该介质适于在每个啁啾脉冲和第一泵浦信号以及第二泵浦信号之间产生四波混合效应，并且其中，所述第一光频和第二光频的半和与所述啁啾脉冲光谱的载本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于光学参量啁啾脉冲放大的方法，使用具有第一光频(fP1)的第一泵浦信号(P1)，其特征在于，四波混合效应被用在每个啁啾脉冲、第一泵浦信号以及具有第二光频(fP2)的第二泵浦信号(P2)之间，并且其中，第一光频和第二光频(fP1，fP2)的半和与所述啁啾脉冲光谱的载波相关。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.14 FR 11616421.一种用于光学参量啁啾脉冲放大的方法，使用具有第一光频(fPl)的第一泵浦信号(PD，其特征在于，四波混合效应被用在每个啁啾脉冲、第一泵浦信号以及具有第二光频(fP2)的第二泵浦信号(P2)之间，并且其中，第一光频和第二光频(fPl，fP2)的半和与所述啁啾脉冲光谱的载波相关。2.一种用于光学参量啁啾脉冲放大的装置，包括: 第一泵浦源(6)，其用于提供具有第一光频的第一泵浦信号， 光脉冲源⑵， 拉伸器(4)，其用于暂时地拉伸所述光脉冲并且因此提供所述啁啾脉冲，以及 用于放大所述啁啾脉冲的介质(10)， 特征在于，所述装置还包括第二泵浦源(8)，其用于提供具有第二光频的第二泵浦信号，其中介质(10)适于在每个啁啾 脉冲和第一泵浦信号以及第二泵浦信号之间产生四波混合...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊曼纽尔·于戈诺，阿诺·米索，亚历山大·库德林斯基，
申请(专利权)人：原子能与替代能源委员会，里尔第一科技大学，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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