一种涡旋超短激光脉冲放大系统技术方案

本实用新型专利技术属于激光技术领域，尤其涉及一种涡旋超短激光脉冲放大系统，在泵浦脉冲和超短激光脉冲进入再生放大器之前，泵浦脉冲模式转换/整形器通过对泵浦脉冲的空间整形或者模式转换，同时宽带涡旋激光脉冲转换器对超短激光脉冲进行模式转换，使得两种脉冲的模式与再生放大器的拉盖尔‑高斯模式匹配，这样在再生放大器对涡旋超短激光脉冲进行放大的过程中，有效地抑制厄米高斯模式，从而使得最终生成的涡旋超短脉冲激光具有再生放大器的拉盖尔‑高斯本征模式分布，且该涡旋超短激光脉冲具有非常高的纯度。

A vortex ultrashort laser pulse amplification system

The utility model belongs to the field of laser technology, in particular to a vortex ultrashort laser pulse amplification system. Before the pump pulse and ultrashort laser pulses enter the regenerative amplifier, the pump pulse mode conversion / shaper has space shaping or mode conversion through the pump pulse, and the wide-band vortex laser pulse converter is at the same time. The mode conversion of the ultrashort laser pulse makes the mode of the two pulses match the Raguel pattern Gauss mode of the regenerated amplifier, thus effectively restraining the Hermite Gauss mode in the process of amplifying the vortex ultrashort laser pulse, thus making the final vortex ultrashort pulse laser regenerated. The Laguerre Gauss eigenmode of the amplifier is distributed, and the vortex ultra short laser pulse has very high purity.

【技术实现步骤摘要】
一种涡旋超短激光脉冲放大系统
本技术属于激光
，尤其涉及一种涡旋超短激光脉冲放大系统。
技术介绍
涡旋超短激光脉冲在超快成像、飞秒激光成丝、高次谐波产生以及激光超连续谱等方面有着广泛的应用前景。目前，产生宽带超短激光涡旋脉冲的方法中都需要有消色差特性，常用的有棱镜法、2f–2f系统、4f系统以及使用空间变化的光学波片等。利用这些消色差技术结合激光放大器可获得高强度的飞秒涡旋脉冲。例如，利用啁啾脉冲放大技术结合由4f系统和空间光调制器组成的涡旋转换器可得到毫焦耳级的飞秒激光脉冲等。但是，上述这些技术产生的涡旋脉冲都不是自由空间传输的本征模式，这意味着这些涡旋光在自由空间传输过程中，由于衍射效应其空间模式将会发生改变，最终所产生的涡旋脉冲纯度往往不高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题为提供一种涡旋超短激光脉冲放大系统，旨在解决现有技术产生的超短激光涡旋脉冲纯度低的问题。为解决上述技术问题，本技术提供了一种涡旋超短激光脉冲放大系统，所述系统包括：泵浦脉冲模式转换/整形器，用于对初始入射的泵浦脉冲进行模式转换或空间整形，以使模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器时在激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配，所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器；宽带涡旋激光脉冲转换器，用于将初始入射的超短激光脉冲转换成涡旋超短激光脉冲，且转换成的所述涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器时在所述激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配，所述涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器；所述再生放大器，用于基于所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲，对所述涡旋超短激光脉冲进行放大，生成并输出具有所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式分布的涡旋超短激光脉冲。进一步地，所述泵浦脉冲模式转换/整形器包括环状光模式转换器和第一耦合光学元件；所述环状光模式转换器，用于对所述初始入射的泵浦脉冲进行模式转换或空间整形，以使所述泵浦脉冲的空间光强分布转换成环状分布，模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入所述第一耦合光学元件；所述第一耦合光学元件，用于通过对所述第一耦合光学元件进行调节，以使所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器时在激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配。进一步地，所述宽带涡旋激光脉冲转换器包括宽带涡旋光模式转换器和第二耦合光学元件；所述宽带涡旋光模式转换器，用于对初始入射的超短激光脉冲进行涡旋转换，转换成涡旋超短激光脉冲；所述第二耦合光学元件，用于通过对所述第二耦合光学元件进行调节，以使所述涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器时在所述激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配。进一步地，所述系统还包括压缩器，用于对所述再生放大器输出的具有所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式分布的涡旋超短激光脉冲进行时间压缩。进一步地，所述系统还包括脉冲展宽器，用于对所述初始入射的超短激光脉冲进行脉冲展宽，脉冲展宽后的初始入射的超短激光脉冲进入所述宽带涡旋激光脉冲转换器。本技术与现有技术相比，有益效果在于：本技术所提供的涡旋超短激光脉冲放大系统，通过对泵浦脉冲的空间整形或者模式转换，使得模式转换或空间整形后的泵浦脉冲的强度分布与再生放大器在激光放大介质处的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配；同时，通过宽带涡旋激光脉冲转换器对超短激光脉冲依次进行模式转换，使得得到的涡旋超短激光脉冲的强度分布与再生放大器在激光放大介质处的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配；所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器，，同时模式转换后的涡旋超短激光脉冲进入再生放大器；所述的再生放大器对所述模式转换后的涡旋超短激光脉冲进行放大，最终生成并输出具有所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的放大的涡旋超短激光脉冲。由于在两种脉冲进入再生放大器之前，均已进行了模式转换，使得两种脉冲的模式与再生放大器的拉盖尔-高斯模式匹配，这样在再生放大器对涡旋超短激光脉冲进行放大的过程中，最终输出的涡旋超短激光脉冲具有所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式，从而具有非常高的纯度。附图说明图1是本技术实施例提供的涡旋超短激光脉冲放大系统示意图；图2是本技术实施例提供的涡旋超短激光脉冲放大系统示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。作为本技术的第一个实施例，如图1所示，本技术提供的一种涡旋超短激光脉冲放大系统，该系统包括：泵浦脉冲模式转换/整形器10，用于对初始入射的泵浦脉冲进行模式转换或空间整形，以使模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器20时在激光放大介质201处的强度分布与再生放大器20的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配，模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器20。宽带涡旋激光脉冲转换器30，用于将初始入射的超短激光脉冲转换成涡旋超短激光脉冲，且转换成的涡旋超短激光脉冲进入再生放大器20时在激光放大介质201处的强度分布与再生放大器20的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配，涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器。再生放大器20，用于基于上述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲，对上述涡旋超短激光脉冲进行放大，生成并输出具有再生放大器20的拉盖尔-高斯本征模式分布的放大的涡旋超短激光脉冲。综上所述，本技术第一个实施例所提供的涡旋超短激光脉冲放大系统，在泵浦脉冲和超短激光脉冲进入再生放大器之前，泵浦脉冲模式转换/整形器10通过对泵浦脉冲的空间整形或者模式转换，宽带涡旋激光脉冲转换器30对超短激光脉冲依次进行模式转换，使得两种脉冲的模式与再生放大器的模式匹配，这样在再生放大器对涡旋超短激光脉冲进行放大的过程中，被放大脉冲迅速向具有涡旋相位分布的再生放大器的本征模式转化，使得最终生成输出的涡旋超短激光脉冲具有再生放大器的本征模式，从而具有非常高的纯度。作为本技术的第二个实施例，如图1所示，本技术提供了一种涡旋超短激光脉冲放大系统，该系统包括：泵浦脉冲模式转换/整形器10，用于对初始入射的泵浦脉冲进行模式转换或空间整形，以使模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器20时在激光放大介质201处的强度分布与再生放大器20的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配，模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器20。在本实施例中，泵浦脉冲模式转换/整形器10包括环状光模式转换器101和第一耦合光学元件102：环状光模式转换器101，用于对初始入射的泵浦脉冲进行模式转换或空间整形，以使泵浦脉冲的空间光强分布转换成环状分布，模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入第一耦合光学元件102。环状光模式转换器101可以为任何能够用于泵浦脉冲整形产生环状强度分布的器件，在本实施例中101采用的是圆锥透镜，通过圆锥透镜对初始入射的泵浦脉冲进行空间整形。第一耦合光学元件102，用于通过对第一耦合光学元件102进行调节，以使模式转换或空间整形后的泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡旋超短激光脉冲放大系统，其特征在于，所述系统包括：泵浦脉冲模式转换/整形器，用于对初始入射的泵浦脉冲进行模式转换或空间整形，以使模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器时在激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔‑高斯本征模式的强度分布匹配，所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器；宽带涡旋激光脉冲转换器，用于将初始入射的超短激光脉冲转换成涡旋超短激光脉冲，且转换成的所述涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器时在所述激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔‑高斯本征模式的强度分布匹配，所述涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器；所述再生放大器，用于基于所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲，对所述涡旋超短激光脉冲进行放大，生成并输出具有所述再生放大器的拉盖尔‑高斯本征模式分布的涡旋超短激光脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种涡旋超短激光脉冲放大系统，其特征在于，所述系统包括：泵浦脉冲模式转换/整形器，用于对初始入射的泵浦脉冲进行模式转换或空间整形，以使模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器时在激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配，所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器；宽带涡旋激光脉冲转换器，用于将初始入射的超短激光脉冲转换成涡旋超短激光脉冲，且转换成的所述涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器时在所述激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配，所述涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器；所述再生放大器，用于基于所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲，对所述涡旋超短激光脉冲进行放大，生成并输出具有所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式分布的涡旋超短激光脉冲。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述泵浦脉冲模式转换/整形器包括环状光模式转换器和第一耦合光学元件；所述环状光模式转换器，用于对所述初始入射的泵浦脉冲进行模式转换或空间整形，以使所述泵浦脉冲的空间光强分布转换成环状分布，模式转换或空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世祥，黄佳，郑水钦，蔡懿，陈振宽，刘俊敏，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东,44