用于多路参量放大的时分复用泵浦源制造技术

本发明专利技术公开了一种用于多路参量放大的时分复用泵浦源，包含单频连续激光器、声光调制器、脉冲整形单元、长脉冲再生放大器、多级放大器与时分复用单元。所述的长脉冲再生放大器包含Herriott光学腔，可以支持N个高精度整形光脉冲的传输放大(N≥2)。所述的时分复用单元包含N

【技术实现步骤摘要】
用于多路参量放大的时分复用泵浦源

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[0001]本专利技术涉及高功率激光驱动器领域，尤其涉及为多路参量放大提供多束泵浦激光脉冲的应用需求，具体是一种用于多路参量放大的时分复用泵浦源。

技术介绍
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[0002]超快激光技术在多个学科领域发挥着越来越重要的作用：首先，飞秒激光脉冲能够激发物质并且可以在超短时间尺度范围内对物质的后续演化进行探测，为物理、化学、生物等学科开创了新的研究方向；另外，飞秒激光脉冲具有高的光强，可用于探索光与物质相互作用新的机制。
[0003]为满足强场物理的实验需求，通常采用光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术产生超强超短激光脉冲，其基本原理是：将低能量宽带超短脉冲的脉宽展宽几个数量级，然后进行参量放大，最后使用压缩器将脉宽压缩，产生超强超短激光脉冲。其优点是，采用先展宽后放大的方式，可以实现信号光的高能量提取效率，并且在放大过程中能够保持信号光的低功率密度，避免参量晶体中的非线性效应。
[0004]在高功率激光装置中，为实现激光的更高峰值功率，通常采用多束超强超短脉冲组束打靶的方式，产生强场物理所需的超强激光实验条件，具体是将多束超强超短脉冲以一定的空间排布、同步地辐照在靶丸上。因此，需要构建多路OPCPA系统，产生实验所需的多束超强超短脉冲。由于OPCPA系统所需的泵浦脉冲能量高，为避免泵浦源中出现因脉冲峰值功率过高而引起增益介质损伤，现有技术方案采用的是每一路OPCPA系统单独配置一台泵浦源。然而，由于每一台泵浦源都包含有泵浦前端、再生放大器、多级放大器，因此，目前的多路OPCPA系统“一拖一”的泵浦源技术方案导致多路OPCPA系统的结构复杂且庞大。
[0005]为减小多路OPCPA系统的复杂性，提高泵浦源的使用效率，有必要设计一种用于多路参量放大的时分复用泵浦源技术，即使用单台泵浦源为多路OPCPA系统提供泵浦脉冲。

技术实现思路
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[0006]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有高功率激光装置中多路OPCPA系统泵浦源结构复杂、体积庞大的缺点，设计一种基于时分复用的泵浦源，可以为多路OPCPA系统提供泵浦脉冲。
[0007]本专利技术的技术解决方案如下：
[0008]用于多路参量放大的时分复用泵浦源，包含单频连续激光器、声光调制器、脉冲整形单元、长脉冲再生放大器、多级放大器与时分复用单元；
[0009]所述的声光调制器将所述的单频连续激光器输出的单频连续激光斩波，产生第一激光脉冲，输入所述的脉冲整形单元，产生N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲，N≥2；
[0010]所述的长脉冲再生放大器包括具有Herriott光学腔的谐振腔，用于将所述的N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲放大；
[0011]所述的多级放大器是包含多个激光放大头串联排布的单通放大器，功能是进一步放大由长脉冲再生放大器输出的具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲；
[0012]所述的时分复用单元由依次放置的N
‑
1个偏振分光模块构成，每个偏振分光模块由电光开关与偏振片组成，功能是通过在电光开关上加载λ/2波高压脉冲，依次改变再生放大器和多级放大器输出的N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲的偏振态，通过偏振片，实现N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲的分离；
[0013]所述的多级放大器放置在所述的长脉冲再生放大器与第一个偏振分光模块之间，或者放置在任意两个相邻偏振分光模块之间。
[0014]所述的长脉冲再生放大器包含第一λ/2波片、第一偏振片、第二λ/2波片、法拉第旋光器、第二偏振片、λ/4波片、电光开关、第一反射镜、第二反射镜、激光放大头、Herriott光学腔与第三反射镜；所述的第一反射镜、电光开关、λ/4波片、第二偏振片、第二反射镜、激光放大头、Herriott光学腔与第三反射镜构成谐振腔。
[0015]所述的Herriott光学腔具有q参数保持不变的特性，即Herriott光学腔的输出光束q参数与Herriott光学腔的输入光束q参数相同。
[0016]设谐振腔的腔长L，所述的第一电光开关上升沿时间T
PC
满足关系：
[0017]式中，T
2,m
是第m个高精度时间整形光脉冲的脉宽(1≤m≤N)，ΔT
k,k+1
为脉冲时间间隔，即第k个与k+1个高精度时间整形光脉冲(1≤k≤N
‑
1)的时间间隔，c是空气中的光速。
[0018]所述的第一激光脉冲的脉宽T1范围是：200ns≤T1≤500ns；所述的高精度时间整形光脉冲的脉宽T
2,m
(1≤m≤N)范围是：1ns≤T
2,m
≤6ns，时间间隔ΔT
k,k+1
≥10ns，且
[0019]所述的Herriott光学腔包括由相对放置的第一端面反射镜和第二端面反射镜构成的腔体。
[0020]所述的第一端面反射镜与第二端面反射镜是曲率半径相同的凹面反射镜；或者所述的第一端面反射镜是凹面反射镜，第二端面反射镜是平面反射镜。
[0021]所述的Herriott光学腔还包括第一输入耦合反射镜、第二输入耦合反射镜、第一输出耦合反射镜和第二输出耦合反射镜；在长脉冲再生放大器内，N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲经激光放大头放大后，通过第一输入耦合反射镜、第二输入耦合反射镜入射至第一端面反射镜上，进入腔体，在腔体内被第一端面反射镜与第二端面反射镜反射，进行多次往返传输，最后通过第一输出耦合反射镜和第二输出耦合反射镜导出腔体外，入射在第三反射镜上；
[0022]所述的第一输入耦合反射镜和第二输入耦合反射镜使进入腔体的输入光与Herriott光学腔的本征模满足模式匹配，所述的第一输出耦合反射镜和第二输出耦合反射镜的作用是使腔体的输出光与Herriott光学腔的本征模满足模式匹配。
[0023]所述的脉冲整形单元包含振幅调制器和任意波形发生器，所述的任意波形发生器产生高精度时间波形整形电脉冲串，通过振幅调制器加载在第一激光脉冲上。
[0024]本专利技术的优点如下：
[0025](1).本专利技术克服了现有高功率激光装置中多路OPCPA系统的泵浦源结构复杂、体
积庞大的缺点，设计一种基于时分复用的泵浦源，仅使用一台时分复用的泵浦源，就可以为多路OPCPA系统提供所需的多束泵浦脉冲。
[0026](2).本专利技术仅需单路泵浦源就可满足多路OPCPA系统的需求，具有操作简单、成本低的优点。
附图说明
[0027]图1是本专利技术用于多路参量放大的时分复用泵浦源实施例一的结构示意图。
[0028]图2是本专利技术用于多路参量放大的时分复用泵浦源实施例一中，所包含的再生放大器的结构示意图。
[0029]图3是本专利技术用于多路参量放大的时分复用泵浦源实施例二的结构示意图。
[0030]图4是本专利技术用于多路参量放大的时分复用泵浦源实施例二中，所包含的再生放大器的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，包含单频连续激光器、声光调制器、脉冲整形单元、长脉冲再生放大器、多级放大器与时分复用单元；所述的声光调制器将所述的单频连续激光器输出的单频连续激光斩波，产生第一激光脉冲，输入所述的脉冲整形单元，产生N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲，N≥2；所述的长脉冲再生放大器包括具有Herriott光学腔的谐振腔，用于将所述的N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲放大；所述的多级放大器是包含多个激光放大头串联排布的单通放大器，用于放大由长脉冲再生放大器输出的具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲；所述的时分复用单元由依次放置的N
‑
1个偏振分光模块构成，每个偏振分光模块由电光开关与偏振片组成，通过在电光开关上加载λ/2波高压脉冲，依次改变再生放大器和多级放大器输出的N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲的偏振态，通过偏振片，实现N个具有时间间隔的高精度时间整形光脉冲的分离；所述的多级放大器放置在所述的长脉冲再生放大器与第一个偏振分光模块之间，或者放置在任意两个相邻偏振分光模块之间。2.根据权利要求1所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于所述的长脉冲再生放大器包含第一λ/2波片、第一偏振片、第二λ/2波片、法拉第旋光器、第二偏振片、λ/4波片、电光开关、第一反射镜、第二反射镜、激光放大头、Herriott光学腔与第三反射镜；所述的第一反射镜、电光开关、λ/4波片、第二偏振片、第二反射镜、激光放大头、Herriott光学腔与第三反射镜构成谐振腔。3.根据权利要求1或2所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，所述的Herriott光学腔具有q参数保持不变的特性，即Herriott光学腔的输出光束q参数与Herriott光学腔的输入光束q参数相同。4.根据权利要求2所述的用于多路参量放大的时分复用泵浦源，其特征在于，设谐振腔的腔长L，所述的第一电光开关上升沿时间T
PC
满足关系：式中，T
2,m
是第m个高精度时间整形光脉冲的脉宽(1≤m≤N)，ΔT

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，彭宇杰，冷雨欣，
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：