一种延时分束透镜阵列及激光放大装置制造方法及图纸

本公开涉及激光领域，特别涉及一种延时分束透镜阵列、多束延迟泵浦光路装置、激光放大装置、多束延迟泵浦方法以及激光放大方法。其中，延时分束透镜阵列，包括至少两个子透镜，各子透镜的焦距相同，至少两个子透镜之间具有不同厚度，所述延时分束透镜阵列由一块基材一体制造而成，或者由各所述子透镜相互固定连接构成，各所述子透镜的通光面不重叠。通过一体设置的延时分束透镜阵列，能够方便高效的实现分束和延时，调整光线的完美成像位置，提升光束传输质量，避免产生衍射调制，降低了光路复杂度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种延时分束透镜阵列及激光放大装置


[0001]本公开涉及激光领域，特别涉及一种延时分束透镜阵列、多束延迟泵浦光路 装置、激光放大装置、多束延迟泵浦方法以及激光放大方法。

技术介绍

[0002]高能量单周期(～3fs，femtosecond，飞秒)激光脉冲是当前面向强场物理的超 强超短激光和面向阿秒科学的超快激光的共同发展趋势。产生高能量单周期激光 脉冲需要激光脉冲光谱至少超过一个倍频程。倍频程指在光谱域上频率之比为2 的两个频率之间的光谱间隔，或波长之比为1/2的两个波长之间的光谱间隔。目 前主要有四种方法产生：分别是非线性光谱展宽和脉冲压缩、激光脉冲光谱相干 合成、频率域光参量放大和多泵浦(pump)光参量啁啾脉冲放大，其中多泵浦光 参量啁啾脉冲放大中存在光路复杂的缺点。多泵浦光参量啁啾脉冲放大的改良方 法广角非共线光参量啁啾脉冲放大方法中存在插入泵浦光光路的两个时间延迟 反射镜不在完美成像位置的缺点，会影响光束传输质量，产生衍射调制，也增加 了光路复杂度。

技术实现思路

[0003]本公开的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出了一种延时分束透镜 阵列、多束延迟泵浦光路装置、激光放大装置、多束延迟泵浦方法以及激光放大 方法。第一方面，本公开提供一种延时分束透镜阵列：
[0004]包括至少两个子透镜，各所述子透镜的焦距相同，至少两个子透镜之间具有 不同厚度；所述延时分束透镜阵列由一块基材一体制造而成，或者由各所述子透 镜相互固定连接构成；各所述子透镜的通光面不重叠。
[0005]在一些实施例中，各所述子透镜的透镜类型相同，所述透镜类型为正柱透镜、 负柱透镜、正球透镜或负球透镜中的任意一种。
[0006]在一些实施例中，各所述子透镜基材类型相同，所述基材类型为玻璃、晶体、 透明高分子材料或透明陶瓷中的任意一种。
[0007]第二方面，本公开还提供一种多束延迟泵浦光路装置，包括如第一方面所述 的延时分束透镜阵列，还包括高能泵浦光源、光束调节单元，其中所述高能泵浦 光源发射泵浦光，所述泵浦光依次通过所述延时分束透镜阵列、所述光束调节单 元，形成具有相对时间延迟的多束泵浦脉冲光束。
[0008]在一些实施例中，所述光束调节单元为一个正透镜或多个透镜组成的透镜组。
[0009]第三方面，本公开还提供一种激光放大装置，该装置包括如第二方面所述的 泵浦光路装置和信号光路装置；所述泵浦光路装置输出的具有相对时间延迟的多 束泵浦脉冲光束进入信号光路装置对信号脉冲光束进行放大，形成高能量脉冲光 束；
[0010]在一些实施例中，所述信号光路装置包括超宽带种子光源、展宽器、第一双 色镜、光参量放大晶体、第二双色镜、压缩器、光吸收器，其中所述超宽带种子 光源输出的信号脉
冲光束依次通过所述展宽器、所述第一双色镜、所述光参量放 大晶体、所述第二双色镜、所述压缩器，形成啁啾脉冲放大光束；所述光吸收器 用于吸收残余的泵浦脉冲光束。
[0011]第四方面，本公开还提供一种多束延迟泵浦方法，应用于所述如第二方面所 述的多束延迟泵浦光路装置，多束延迟泵浦方法包括通过所述高能泵浦光源输出 泵浦光；通过所述延时分束透镜阵列，将经过的所述泵浦光在空间上分为多束泵 浦脉冲光束，在时间上所述多束泵浦脉冲光束具有相对时间延迟；通过所述光束 调节单元，将多束泵浦脉冲光束准直后进入信号光路对信号脉冲光束进行放大， 所述多束泵浦脉冲光束在传输方向上具有交点。
[0012]第五方面，本公开还提供一种激光放大方法，应用于如第三方面所述的激光 放大装置，激光放大方法包括通过所述超宽带种子光源输出信号脉冲光束；通过 所述展宽器使所述信号脉冲光束完成基于光谱的啁啾脉冲展宽；通过所述第一双 色镜使所述信号脉冲光束反射进入所述光参量放大晶体，所述多束泵浦脉冲光束 在所述光参量放大晶体的入光面的重合；通过具有相对时间延迟的所述多束泵浦 脉冲光束使所述信号脉冲光束中低频波段光谱成分和高频波段光谱成分同时放 大；通过所述第二双色镜使经过放大的信号脉冲光束反射进入压缩器完成基于光 谱的啁啾脉冲压缩；通过所述光吸收器使残余的所述泵浦脉冲光束被吸收。
[0013]本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过一体设置的延 时分束透镜阵列，能够方便高效的实现分束和延时，调整光线的完美成像位置， 提升光束传输质量，避免产生衍射调制，降低了光路复杂度。
[0014]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的， 并不能限制本公开。
附图说明
[0015]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的 实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0016]图1示出了一种相关的广角非共线光参量啁啾脉冲放大技术的原理示意图；
[0017]图2示出了一种相关的广角非共线光参量啁啾脉冲放大技术的放大器原理示 意图；
[0018]图3(a)示出了本公开一些实施例的延时分束透镜阵列示意图；
[0019]图3(b)示出了本公开一些实施例的延时分束透镜阵列示意图；
[0020]图3(c)示出了本公开一些实施例的延时分束透镜阵列示意图；
[0021]图3(d)示出了本公开一些实施例的延时分束透镜阵列示意图；
[0022]图4示出了本公开一些实施例的多束延迟泵浦光路装置示意图；
[0023]图5示出了本公开一些实施例的激光放大装置示意图；
[0024]图6示出了本公开一些实施例的单周期广角非共线光参量啁啾脉冲放大激光 装置中放大后激光脉冲光谱的数值模拟图；
[0025]图7示出了本公开一些实施例的单周期广角非共线光参量啁啾脉冲放大激光 装置中压缩后激光脉冲电场的数值模拟图；
[0026]图8示出了本公开一些实施例的多束延迟泵浦方法的流程示意图；
[0027]图9示出了本公开一些实施例的激光放大方法的流程示意图。
具体实施方式
[0028]现在将参照若干示例性实施例来论述本公开的内容。应当理解，论述了这些 实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本公开的 内容，而不是暗示对本公开的范围的任何限制。
[0029]如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限 于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个 实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施 例”要被解读为“至少一个其他实施例”。
[0030]目前产生高能量单周期(～3fs)激光脉冲主要有四种方法。第一种方法是非 线性光谱展宽和脉冲压缩。M.Nisoli等利用充有惰性气体的空心光纤对660uJ、 140fs激光脉冲进行光谱展宽，再利用棱镜对进行脉冲压缩，产生了240uJ、10fs 激光脉冲。R.Piccoli等用类似的方法将指标提升至20uJ、4.6fs近单周期激光脉 冲。这种方法尽管均取得了单周期激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种延时分束透镜阵列，其特征在于，包括至少两个子透镜，各所述子透镜的焦距相同，至少两个子透镜之间具有不同厚度；所述延时分束透镜阵列由一块基材一体制造而成，或者由各所述子透镜相互固定连接构成；各所述子透镜的通光面不重叠。2.根据权利要求1所述的延时分束透镜阵列，其特征在于，各所述子透镜的透镜类型相同，所述透镜类型为正柱透镜、负柱透镜、正球透镜或负球透镜中的任意一种。3.根据权利要求1所述的延时分束透镜阵列，其特征在于，各所述子透镜基材类型相同，所述基材类型为玻璃、晶体、透明高分子材料或透明陶瓷中的任意一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的延时分束透镜阵列，其特征在于，所述延时分束透镜阵列包括第一子透镜、第二子透镜，所述第一子透镜的厚度大于所述第二子透镜的厚度，所述第一子透镜包括第一入光面和第一出光面，所述第二子透镜包括第二入光面和第二出光面，所述第一入光面和第二入光面位于第一出光面和第二出光面的同一侧，所述第一出光面和第二出光面在厚度方向上平齐设置。5.一种多束延迟泵浦光路装置，其特征在于，包括如权利要求1
‑
4任一项所述的延时分束透镜阵列，还包括高能泵浦光源、光束调节单元，其中所述高能泵浦光源发射泵浦光，所述泵浦光依次通过所述延时分束透镜阵列、所述光束调节单元，形成具有相对时间延迟的多束泵浦脉冲光束。6.根据权利要求5所述的多束延迟泵浦光路装置，其特征在于，所述光束调节单元为一个正透镜或多个透镜组成的透镜组。7.一种激光放大装置，其特征在于，包括如权利要求5或6所述的多束延迟泵浦光路装置，还包括信号光路装置，所述泵浦光路装置输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朝阳，李儒新，
申请(专利权)人：张江国家实验室，
类型：发明
国别省市：