全立体空间相位匹配提升宽带OPCPA性能的方法技术

本发明专利技术涉及一种全立体空间相位匹配提升宽带OPCPA性能的方法，其特征在于通过在双轴非线性晶体全立体空间内求解最优相位匹配角度，获得非线性光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)超宽的增益带宽和较高的有效非线性系数,实现最优化的相位匹配及OPCPA过程，同时该方法也拓展了非线性晶体OPCPA支持的波段范围。本发明专利技术适用于高重频OPCPA激光装置，也适用于数拍瓦级激光装置的主放大器。

【技术实现步骤摘要】
全立体空间相位匹配提升宽带OPCPA性能的方法
本专利技术涉及超短脉冲
，特别涉及一种全立体空间相位匹配提升宽带OPCPA性能的方法。
技术介绍
非线性光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术是实现拍瓦(PW：1015W)级乃至百PW级放大的一大技术途径。随着激光技术和激光材料技术的发展，超强超短激光的输出功率越来越高，可以为激光物理实验提供更加极端的条件。由于OPCPA技术在放大过程中不会产生寄生振荡效应，而且具有高信噪比、低系统B积分、宽增益带宽以及高单程增益等性能，大口径高能OPCPA在未来有望突破百PW甚至艾瓦(EW：1018W)放大。在2015年，上海光学精密机械研究所基于100mm*100mm的LBO晶体实现1PW的高能OPCPA放大输出；在2017年，中物院八所基于两块级联LBO晶体实现4.9PW的宽带放大输出，验证OPCPA技术可实现拍瓦乃至数拍瓦级超强超短激光脉冲放大。在目前的OPCPA系统中，绝大多数OPA采用主平面(XOZ、YOZ，XOY平面)I类相位匹配模式。例如基于LBO晶体在800nm宽带OPCPA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全立体空间相位匹配提升宽带OPCPA性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、给定初设的非共线角度α；/n步骤2、泵浦光波长λ

【技术特征摘要】
1.一种全立体空间相位匹配提升宽带OPCPA性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、给定初设的非共线角度α；
步骤2、泵浦光波长λp、信号光的中心波长λs0和闲频光中心波长λi0在非线性晶体内满足波矢匹配的条件：其中波矢kp＝2πnp/λp，信号光中心波长波矢ks0＝2πns0/λs0,闲频光中心波长波矢ki0＝2πni0/λi0，np是分别泵浦光的折射率，ns0是信号光中心波长λs0对应的折射率，ni0为闲频光中心波长λi0对应的折射率，满足1/λp＝1/λs0+1/λi0,计算泵浦光λp、信号光的中心波长λs0和闲频光中心波长λi0的相位匹配角群(θi,φi)，其中i＝1.....，相位匹配角群(θi,φi)表示泵浦光波矢kp在晶体内部的空间方向，θ表示泵浦光波矢kp与晶体Z轴的方向，φ表示泵浦光波矢kp在XOY平面的投影与X轴的夹角；
步骤3、根据非线性晶体的有效非线性系数deff和相位匹配角群(θi,φi)的关系，计算有效非线性系数deff随着相位匹配角群(θi,φi)的变化曲线及数值分；
步骤4、根据波矢失配量计算信号光全光谱范围内相位匹配角群(θi,φi)的波矢失配，其中，宽带信号光波矢ks＝2πns/λs，宽带闲频光波矢ki＝2πni/λi，满足1/λp＝1/λs+1/λi,其中，λs和ns分别是信号光的宽带波长和对应的折射率，λi和ni分别为闲频光的宽带波长和对应的折射率，当信号光中心波长附近，从λi1到λi2的波段范围内(λi2≥λi1)所有波长均满足|Δk*L|≤π时，Δλ＝λi2-λi1即为增益带宽，计算信号光在晶体长度为L下随着相位匹配角群(θi,φi)变化的增益带宽Δλ；
步骤5、比较步骤3所得有效非线性系数deff和步骤4所得的增益带宽Δλ，判断增益带宽Δλ是否满足OPCPA要求：
当增益带宽Δλ不满足OPCPA要求的带宽，则返回步骤1)重新选定初始的非共线角度α；
当增益带宽Δλ满足OPCPA要求的带宽，则进入步骤6)；
步骤6、判断有效非线性系数deff和增益...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽明，於亮红，梁晓燕，李进峰，王傲天，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，上海科技大学，
类型：发明
国别省市：上海;31