本发明专利技术公开了一种双泵浦啁啾补偿光参量放大方法及装置。泵浦激光源产生飞秒泵浦光经过分束镜分为两束，经过泵浦展宽器、泵浦延时器得到两束啁啾泵浦光，再经过双色镜入射到非线性晶体；信号激光源产生飞秒信号光经过信号光展宽器得到啁啾信号光，再经过双色镜与两束啁啾泵浦光在时间和空间上耦合并入射到非线性晶体中发生光参量放大，入射到分光片滤除得到放大的啁啾信号光，通过脉冲压缩器得到放大后的飞秒信号光。本发明专利技术对两束泵浦光和信号光分别加入啁啾和延时，调整对应的瞬时频率补偿光参量放大过程中因脉冲瞬时频率偏离中心频率造成的相位失配，并调整加入的啁啾和时延使其分别放大啁啾信号光的低频和高频成分，扩展了信号光的增益谱宽。
【技术实现步骤摘要】
—种双泵浦啁啾补偿光参量放大方法及装置
本专利技术涉及超快激光
，具体涉及一种双泵浦啁啾补偿光参量放大方法及>J-U ρ?α装直。
技术介绍
周期量级的高强度激光脉冲在高次谐波产生、相干X射线产生及超快过程探测等研究领域有着广泛的应用前景。近年来，光参量放大技术(Optical parametricamplification, 0PA)因其增益谱宽大、可调谐性强、几乎没有热效应积累以及高阶非线性小等优势，成为了将钛蓝宝石激光频率下转换产生红外周期量级超强激光脉冲的首选方案。然而， 受到非线性晶体尺寸及损伤阈值的限制，OPA所能用到的最大泵浦能量不能满足一部分强场物理研究的需要。因此，啁啾脉冲放大技术(Chirped-pulseamplification, CPA)被移植到OPA中形成了光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)。OPCPA不再选用超短脉冲作为泵浦光，而是改用皮秒或纳秒级的长脉冲高能量激光泵浦，同时输入的宽带信号光也被加入啁啾使其脉宽达到泵浦光的量级以确保能量的充分转换。OPCPA过程中，高频率高强度的泵浦光和低频率低强度的啁啾信号光在时间和空间上相互耦合入射非线性晶体，在晶体内相位匹配的条件下发生差频得到第三束低频的闲频光。通常情况下，OPCPA的相位匹配条件是针对信号光的中心频率优化的，因此中心频率成分的放大效率最高，但随着啁啾信号光的瞬时频率偏离中心频率，相位失配增大，放大效率降低，造成系统增益带宽的减小。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种双泵浦啁啾补偿光参量放大方法及装置，在啁啾补偿OPA系统中引入两个泵浦脉冲，对两束泵浦光和信号光分别加入啁啾和延时，通过调整其对应的瞬时频率补偿光参量放大过程中因脉冲瞬时频率偏离中心频率造成的相位失配，并且调整两个泵浦脉冲的啁啾和时延使其分别放大啁啾信号光的低频和高频成分，从而进一步提高光参量放大器的增益谱宽。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种双泵浦啁啾补偿光参量放大方法，所述方法包括以下步骤:S1、产生初始飞秒泵浦光和初始飞秒信号光；S2、将初始飞秒泵浦光分成两束光，包括第一飞秒泵浦光和第二飞秒泵浦光；对初始飞秒信号光加入啁啾得到啁啾信号光，对第一飞秒泵浦光和第二飞秒泵浦光分别加入反向啁啾得到第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光；S3、分别对第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光加入延时，使得第一啁啾泵浦光在时域上与啁啾信号光的脉冲后延重合，第二啁啾泵浦光在时域上与啁啾信号光的脉冲后延重合；S4、调整第一啁啾泵浦光、第二啁啾泵浦光、啁啾信号光的啁啾和延时，使得第一啁啾泵浦光、第二啁啾泵浦光、啁啾信号光每一时刻的瞬时频率都恰好达到相位匹配，将上述三束光共线入射到非线性晶体中进行光参量放大，产生放大后的啁啾信号光和闲频光，同时输出衰减的啁啾泵浦光；S5、滤掉衰减的啁啾泵浦光、闲频光得到纯净的放大后的啁啾信号光，将所述纯净的放大后的啁啾信号光入射到脉冲压缩器中，加入线性负啁啾对放大后的啁啾信号光进行压缩得到脉宽最短的飞秒信号光。在本专利技术所述的双泵浦啁啾补偿光参量放大方法中，所述步骤S2中，对初始飞秒信号光、第一飞秒泵浦光、第二飞秒泵浦光所加的啁啾均为线性啁啾，以简化脉冲的展宽和压缩过程。在本专利技术所述的双泵浦啁啾补偿光参量放大方法中，所述步骤S2中，根据初始飞秒泵浦光波长和初始飞秒信号光波长的相位匹配曲线，分别对初始飞秒信号光简并波长两侧非简并波段的曲线进行线性拟合，计算得出对第一飞秒泵浦光、第二飞秒泵浦光加入的嗎嗽系数。在本专利技术所述的双泵浦啁啾补偿光参量放大方法中，所述步骤S3中，根据初始飞秒泵浦光波长和初始飞秒信号光波长的相位匹配曲线，分别对初始飞秒信号光简并波长两侧非简并波段的曲线进行线性拟合，计算得出对第一飞秒泵浦光、第二飞秒泵浦光加入的延时，确保两个啁啾泵浦脉冲分别放大啁啾信号脉冲的低频和高频部分，从而得到宽带的简并超短信号光。相应地，本专利技术还提供了一种双泵浦啁啾补偿光参量放大装置，所述装置包括泵浦光源、信号激光源、第一泵浦展宽器、第二泵浦展宽器、信号光展宽器、第一泵浦光延时器、第二泵浦光延时器、分束镜、反射镜、第一双色镜、第二双色镜、非线性晶体、分光片和脉冲压缩器；泵浦激光源产生的初始飞秒泵浦光经过分束镜分为两束，包括第一飞秒泵浦光和第二飞秒泵浦光，第一飞秒泵浦光依次经过第一泵浦展宽器、第一泵浦延时器得到第一啁啾泵浦光，第二飞秒泵浦光依次经过反射镜、第二泵浦展宽器、第二泵浦光延时器得到第二啁啾泵浦光，第一泵浦展宽器对第一飞秒泵浦光和第二泵浦展宽器对第二飞秒泵浦光所加的啁啾为反向；第一啁啾泵浦光经过第二双色镜和第二啁啾泵浦光经过第一双色镜后共同入射到非线性晶体；信号激光源产生的初始飞秒信号经过信号光展宽器得到第一啁啾信号光，啁啾信号光经过第一双色镜与入射到第一双色镜的第二啁啾泵浦光在时间和空间上耦合，再经过第二双色镜与入射到第二双色镜的第一啁啾泵浦光在时间和空间上耦合，所得光束共同入射到非线性晶体中发生光参量放大；从非线性晶体输出的啁啾泵浦光、啁啾信号光和啁啾闲频光共同入射到分光片以滤除啁啾泵浦光和啁啾闲频光得到纯净的放大后的啁啾信号光；所述纯净的放大后的啁啾信号光入射到脉冲压缩器中，加入线性负啁啾对放大后的啁啾信号光进行压缩得到脉宽最短的飞秒信号光。在本专利技术所述的双泵浦啁啾补偿光参量放大装置中，所述第一泵浦展宽器对第一飞秒泵浦光所加的啁啾为线性啁啾，第二泵浦展宽器对第二飞秒泵浦光所加的啁啾为线性啁啾。在本专利技术所述的双泵浦啁啾补偿光参量放大装置中，根据初始飞秒泵浦光波长和初始飞秒信号光波长的相位匹配曲线，分别对初始飞秒信号光简并波长两侧非简并波段的曲线进行线性拟合，计算得出所述第一泵浦展宽器对第一飞秒泵浦光、第二泵浦展宽器对第二飞秒泵浦光加入的啁啾系数。在本专利技术所述的双泵浦啁啾补偿光参量放大装置中，根据初始飞秒泵浦光波长和初始飞秒信号光波长的相位匹配曲线，分别对初始飞秒信号光简并波长两侧非简并波段的曲线进行线性拟合，计算得出所述第一泵浦延时器对第一飞秒泵浦光、第二泵浦延时器对第二飞秒泵浦光加入的延时，确保两个啁啾泵浦脉冲分别放大啁啾信号脉冲的低频和高频部分，从而得到宽带的简并超短信号光。因此，本专利技术可以获得以下的有益效果:利用啁啾补偿光参量放大的方法，将初始的飞秒泵浦光分成两束飞秒泵浦光，且对两束飞秒泵浦光和初始的飞秒信号光分别加入啁啾和延时得到两束啁啾泵浦光和啁啾信号光，并调整啁啾系数和延时时间使得两束啁啾泵浦光和啁啾信号光每一时刻的瞬时频率都恰好达到相位匹配，以补偿光参量放大过程中因脉冲瞬时频率偏离中心频率造成的相位失配；同时，调整延时时间使得两束啁啾泵浦光在时域上分别对应啁啾信号光的脉冲前延和后延，放大啁啾信号光简并波长两侧的低频和高频成分，可利用有限带宽的泵浦脉冲进一步扩展啁啾补偿光参量放大系统的增益谱宽，以获得宽带的简并超短信号光。【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是本专利技术双泵浦啁啾补偿光参量放大装置结构示意图；图2是本专利技术一个实施例的晶体切割角为19.89°时泵浦光与信号光波长的关系图，其中，实线为两者达到完美相位匹配时的波长关系图，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双泵浦啁啾补偿光参量放大方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、产生初始飞秒泵浦光和初始飞秒信号光；S2、将初始飞秒泵浦光分成两束光，包括第一飞秒泵浦光和第二飞秒泵浦光；对初始飞秒信号光加入啁啾得到啁啾信号光，对第一飞秒泵浦光和第二飞秒泵浦光分别加入反向啁啾得到第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光；S3、分别对第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光加入延时，使得第一啁啾泵浦光在时域上与啁啾信号光的脉冲后延重合，第二啁啾泵浦光在时域上与啁啾信号光的脉冲后延重合；S4、调整第一啁啾泵浦光、第二啁啾泵浦光、啁啾信号光的啁啾和延时，使得第一啁啾泵浦光、第二啁啾泵浦光、啁啾信号光每一时刻的瞬时频率都恰好达到相位匹配，将上述三束光共线入射到非线性晶体中进行光参量放大，产生放大后的啁啾信号光和闲频光，同时输出衰减的啁啾泵浦光；S5、滤掉衰减的啁啾泵浦光、闲频光得到纯净的放大后的啁啾信号光，将所述纯净的放大后的啁啾信号光入射到脉冲压缩器中，加入线性负啁啾对放大后的啁啾信号光进行压缩得到脉宽最短的飞秒信号光。
【技术特征摘要】
1.一种双泵浦啁啾补偿光参量放大方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 51、产生初始飞秒泵浦光和初始飞秒信号光； 52、将初始飞秒泵浦光分成两束光，包括第一飞秒泵浦光和第二飞秒泵浦光；对初始飞秒信号光加入啁啾得到啁啾信号光，对第一飞秒泵浦光和第二飞秒泵浦光分别加入反向啁啾得到第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光； 53、分别对第一啁啾泵浦光和第二啁啾泵浦光加入延时，使得第一啁啾泵浦光在时域上与啁啾信号光的脉冲后延重合，第二啁啾泵浦光在时域上与啁啾信号光的脉冲后延重合； 54、调整第一啁啾泵浦光、第二啁啾泵浦光、啁啾信号光的啁啾和延时，使得第一啁啾泵浦光、第二啁啾泵浦光、啁啾信号光每一时刻的瞬时频率都恰好达到相位匹配，将上述三束光共线入射到非线性晶体中进行光参量放大，产生放大后的啁啾信号光和闲频光，同时输出衰减的啁啾泵浦光； 55、滤掉衰减的啁啾泵浦光、闲频光得到纯净的放大后的啁啾信号光，将所述纯净的放大后的啁啾信号光入射到脉冲压缩器中，加入线性负啁啾对放大后的啁啾信号光进行压缩得到脉宽最短的飞秒信号光。2.如权利要求1所述的双泵浦啁啾补偿光参量放大方法，其特征在于，所述步骤S2中，对初始飞秒信号光、第一飞秒泵浦光、第二飞秒泵浦光所加的啁啾均为线性啁啾，以简化脉冲的展宽和压缩 过程。3.如权利要求2所述的双泵浦啁啾补偿光参量放大方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据初始飞秒泵浦光波长和初始飞秒信号光波长的相位匹配曲线，分别对初始飞秒信号光简并波长两侧非简并波段的曲线进行线性拟合，计算得出对第一飞秒泵浦光、第二飞秒泵浦光加入的啁啾系数。4.如权利要求3所述的双泵浦啁啾补偿光参量放大方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据初始飞秒泵浦光波长和初始飞秒信号光波长的相位匹配曲线，分别对初始飞秒信号光简并波长两侧非简并波段的曲线进行线性拟合，计算得出对第一飞秒泵浦光、第二飞秒泵浦光加入的延时，确保两个啁啾泵浦脉冲分别放大啁啾信号脉冲的低频和高频部分，从而得到宽带的简并超短信号光。5.一种双泵浦啁啾补偿光参量放大装置，其特征在于，所述装置包括泵浦光源(I )、信号激光源(2)、第一泵浦展宽器(3)、第二泵浦展宽器(4)、信号光展宽器(5)、第一泵浦光延时器(6)、第二泵浦光延时器(7)、分束镜(8)、反射镜(9)、第一双色镜(10)、第二双色镜(11)、非...
【专利技术属性】
技术研发人员：张庆斌，洪作飞，陆培祥，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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