一种宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大方法及装置，钛蓝宝石激光源产生初始飞秒激光，被分束片分为两束：较强的一束光作为泵浦光，经过泵浦光光谱展宽器后得到宽带啁啾泵浦光，再经过延时线和双色镜入射到非线性晶体；较弱的一束光作为种子光，进入超连续白光产生器，得到宽带啁啾种子光，再经过双色镜入射到非线性晶体，并与宽带啁啾泵浦光耦合发生光参量放大。本发明专利技术采用光谱展宽的宽带啁啾泵浦光，包含更多的频率成分；且宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光的瞬时频率对应关系受到精确调控，以使得种子光的频率成分在较大的范围内实现相位匹配，从而提高了信号光的增益带宽，实现了超宽带的信号光频谱输出。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大方法及装置
本专利技术属于超快激光
，尤其涉及一种宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大方法及装置。
技术介绍
飞秒激光脉冲因其具有超短的时间分辨率和极高的峰值功率，在超快光学、强场物理等领域的研究中有着重要的应用。因此，如何产生高能量的超短激光脉冲成为了国内外各大高校及研究所的重要研究方向之一。目前，商业化的钛蓝宝石(Ti:sapphire)飞秒激光器已经可以在800纳米的中心波长处产生超短、超强脉冲。然而，在许多超快激光相关的基础理论及实际应用研究中，产生不同中心波长的飞秒激光脉冲也是至关重要的。需要注意的是，受到增益介质的带宽所限，在更长波长的近红外至中红外波段，目前的传统激光技术无法直接产生超短的飞秒激光脉冲。相比起受激辐射放大技术，光参量放大(OpticalParametricAmplification，OPA)凭借着高参量增益、宽增益带宽、可调谐波长范围大以及热积累效应可忽略等优势，成为了产生超短红外激光脉冲的重要手段。在简并波段的OPA系统中，由于信号光与闲频光具有相等的群速度，两者间可以实现超宽带的相位匹配，获取周期量级的脉冲输出。然而，对非简并波段的OPA系统，信号光和闲频光脉冲的群速度不同，两者间的群速度失配会影响到系统相位匹配带宽，获取宽带增益的难度相应增大。为了在非简并波段获取宽带相位匹配，可以采用啁啾补偿方案。通过准确控制入射泵浦光与种子光脉冲的啁啾，调整两者的瞬时波长在时域的变化规律，使得两者的对应关系符合相位匹配曲线，从而在非简并波段实现宽带增益。值得注意的是，由于啁啾补偿方案需要将不同的泵浦光波长成分与种子光波长成分一一对应，因此，泵浦光的带宽越大，所能实现完美相位匹配的种子光频谱范围也越大。在已有的光参量放大系统中，最常用的泵浦光光源之一是钛蓝宝石飞秒激光器，其脉宽通常大于30飞秒，对应的带宽不足以支持周期量级脉宽的输出，因此会显著地限制光参量放大系统的增益带宽。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大方法及装置，提高了信号光的增益带宽，实现了超宽带的信号光频谱输出。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：首先提供一种宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大方法，包括以下步骤，步骤一，产生初始飞秒激光；步骤二，将初始飞秒激光分成两束，分别为泵浦光和种子光，增大泵浦光的带宽得到宽带泵浦光，然后引入正啁啾，得到宽带啁啾泵浦光；增大种子光的带宽得到宽带种子光，然后引入正啁啾，得到宽带啁啾种子光；其中宽带泵浦光与宽带种子光分别引入不同的正啁啾，使得两者的瞬时频率在时域上的对应关系符合相位匹配曲线；步骤三，调整宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光的啁啾和两者之间的延时，使两者同步入射到非线性晶体中进行光参量放大，得到宽带啁啾信号光、宽带啁啾闲频光和衰减后的宽带啁啾泵浦光；步骤四，滤除宽带啁啾闲频光与衰减后的宽带啁啾泵浦光，得到宽带啁啾信号光，对其进行压缩，得到超短信号光脉冲输出。按上述技术方案，所述步骤三中，所述得到宽带啁啾信号光具体为，调节宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光之间的延时，使宽带啁啾泵浦光的峰值对应宽带啁啾种子光的不同频率成分，相应地调节非线性晶体的相位匹配角，实现对不同中心波长的宽带啁啾种子光的放大，获取中心波长连续可调谐的宽带啁啾信号光光谱。宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光脉冲之间的延时通过延时线调节，并相应旋转非线性晶体，使宽带啁啾泵浦光的峰值对应宽带啁啾种子光的不同频率成分，实现对不同中心波长的种子光的放大，获取中心波长连续可调谐的宽带啁啾信号光光谱。最终得到周期量级脉宽的飞秒信号光脉冲。本专利技术还提供一种宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大装置，该装置包括钛蓝宝石激光源、分束镜、泵浦光光谱展宽器、延时线、第一反射镜、超连续白光产生器、双色镜、第二反射镜、非线性BBO晶体、分光片和脉冲压缩器；钛蓝宝石激光源产生的飞秒激光经过分束镜分为两束，分别为飞秒泵浦光和飞秒种子光：飞秒泵浦光经过泵浦光光谱展宽器得到宽带啁啾泵浦光；飞秒种子光经过第一反射镜后再经过超连续白光产生器得到宽带啁啾种子光；宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光包含不同的正啁啾，两者的瞬时频率的对应关系满足相位匹配曲线；将宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光之间进行延时，宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光经过双色镜、第二反射镜后共同入射到非线性BBO晶体内发生光参量放大，输出宽带啁啾信号光、宽带啁啾闲频光和衰减后的宽带啁啾泵浦光，三者共同输入分光片得到宽带啁啾信号光，再入射到脉冲压缩器中，压缩脉冲得到超短信号光脉冲输出。初始泵浦光需经过泵浦光光谱展宽器拓展其光谱范围，并引入正啁啾以得到宽带啁啾泵浦光；初始种子光需经过超连续白光产生器拓展其光谱范围，并引入正啁啾以得到宽带啁啾种子光。按上述技术方案，宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光脉冲之间的延时通过延时线调节，使宽带啁啾泵浦光的峰值对应宽带啁啾种子光的不同频率成分，相应地调节非线性BBO晶体的相位匹配角，实现对不同中心波长的种子光的放大，获取中心波长连续可调谐的宽带啁啾信号光光谱。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术采用光谱展宽的宽带啁啾泵浦光，包含更多的频率成分，且宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光的瞬时频率对应关系受到精确调控，以使得种子光的频率成分在较大的范围内实现相位匹配，从而提高了信号光的增益带宽，实现了超宽带的信号光频谱输出。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大装置结构示意图；图2是BBO晶体切割角为19.9°时的相位匹配效率随泵浦光和种子光的波长变化的关系图；图3是BBO晶体切割角为19.9°时窄带与宽带泵浦光的频谱；图4是BBO晶体切割角为19.9°时窄带与宽带泵浦条件下的输出信号光频谱；图5是不同中心波长处的输出信号光光谱；图6是中心波长1400纳米的输出信号光脉冲在时域上的包络和相位图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利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用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例中，首先提供一种宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大方法，包括以下步骤，步骤一，产生初始飞秒激光；步骤二，将初始飞秒激光分成两束，分别为泵浦光和种子光，增大泵浦光的带宽得到宽带泵浦光，然后引入正啁啾，得到宽带啁啾泵浦光；增大种子光的带宽得到宽带种子光，然后引入正啁啾，得到宽带啁啾种子光；其中宽带泵浦光与宽带种子光分别引入不同的正啁啾，使得两者的瞬时频率在时域上的对应关系符合相位匹配曲线；步骤三，调整宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光的啁啾和两者之间的延时，使两者同步入射到非线性晶体中进行光参量放大，得到宽带啁啾信号光、宽带啁啾闲频光和衰减后的宽带啁啾泵浦光；步骤四，滤除宽带啁啾闲频光与衰减后的宽带啁啾泵浦光，得到宽带啁啾信号光，对其进行压缩，得到超短信号光脉冲输出。按上述技术方案，所述步骤三中，所述得到宽带啁啾信号光具体为，调节宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光之间的延时，使宽带啁啾泵浦光的峰值对应宽带啁啾种子光的不同频率成分，相应地调节非线性晶体的相位匹配角，实现对不同中心波长的宽带啁啾种子光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤一，产生初始飞秒激光；步骤二，将初始飞秒激光分成两束，分别为泵浦光和种子光，泵浦光的光强大于种子光，增大泵浦光的带宽得到宽带泵浦光，然后引入正啁啾，得到宽带啁啾泵浦光；增大种子光的带宽得到宽带种子光，然后引入正啁啾，得到宽带啁啾种子光；其中宽带泵浦光与宽带种子光分别引入不同的正啁啾，使得两者的瞬时频率在时域上的对应关系符合相位匹配曲线；步骤三，调整宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光的啁啾和两者之间的延时，使两者同步入射到非线性晶体中进行光参量放大，得到宽带啁啾信号光、宽带啁啾闲频光和衰减后的宽带啁啾泵浦光；步骤四，滤除宽带啁啾闲频光与衰减后的宽带啁啾泵浦光，得到宽带啁啾信号光，对其进行压缩，得到超短信号光脉冲输出。

【技术特征摘要】
1.一种宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤一，产生初始飞秒激光；步骤二，将初始飞秒激光分成两束，分别为泵浦光和种子光，泵浦光的光强大于种子光，增大泵浦光的带宽得到宽带泵浦光，然后引入正啁啾，得到宽带啁啾泵浦光；增大种子光的带宽得到宽带种子光，然后引入正啁啾，得到宽带啁啾种子光；其中宽带泵浦光与宽带种子光分别引入不同的正啁啾，使得两者的瞬时频率在时域上的对应关系符合相位匹配曲线；步骤三，调整宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光的啁啾和两者之间的延时，使两者同步入射到非线性晶体中进行光参量放大，得到宽带啁啾信号光、宽带啁啾闲频光和衰减后的宽带啁啾泵浦光；步骤四，滤除宽带啁啾闲频光与衰减后的宽带啁啾泵浦光，得到宽带啁啾信号光，对其进行压缩，得到超短信号光脉冲输出。2.根据权利要求1所述的宽带泵浦的啁啾补偿光参量放大方法，其特征在于，所述步骤三中，所述得到宽带啁啾信号光具体为，调节宽带啁啾泵浦光与宽带啁啾种子光之间的延时，使宽带啁啾泵浦光的峰值对应宽带啁啾种子光的不同频率成分，相应地调节非线性晶体的相位匹配角，实现对不同中心波长的宽带啁啾种子光的放大，获取中心波长连续可调谐的宽带啁啾信号光光谱。3.一种宽带泵浦的啁啾补偿光参...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪作飞，陆培祥，阿里·瑞瓦尼，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42