光學(xué)參量啁啾脈沖放大技術(shù)的研究.pdf

1、自1992年提出光參量啁啾脈沖放大(OPCPA)技術(shù)以來(lái)，由于其具有高的單通增益，低的熱效應(yīng)影響，高的信噪比，低的B積分，寬的增益帶寬，且在放大過(guò)程中克服了增益帶寬窄化現(xiàn)象，故光參量啁啾脈沖技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到超強(qiáng)，超短激光脈沖產(chǎn)生技術(shù)中，同時(shí)也成為T(mén)W以及PW系統(tǒng)的一個(gè)好的前端源。
　　 本文的主要研究工作和創(chuàng)新有以下幾個(gè)方面：
　　 1.理論研究了光參量放大的物理過(guò)程，重點(diǎn)對(duì)光參量放大過(guò)程中的耦合波方程、相位匹配方式

2、、增益帶寬等問(wèn)題進(jìn)行了理論分析，給出了相關(guān)的參數(shù)設(shè)計(jì)的理論計(jì)算公式。
　　 2.理論探討了在抽運(yùn)光為寬帶的情況下的一種新穎的基于預(yù)啁啾控制的超寬帶光參量放大技術(shù)，提出了對(duì)輸入脈沖進(jìn)行預(yù)啁啾控制新方法，使信號(hào)光的不同光譜分量和抽運(yùn)光的相應(yīng)光譜分量分別滿足相位匹配條件，從而極大地?cái)U(kuò)展了相位匹配帶寬。
　　 3.提出采用在抽運(yùn)光脈沖所定義的時(shí)間窗口中，在有效非線性系數(shù)最大的平面內(nèi)，信號(hào)光被同一抽運(yùn)光兩次放大的雙通放大技術(shù)，并把

3、該技術(shù)運(yùn)用到了低重復(fù)了以鈦寶石激光器為種子源和以自啟動(dòng)被動(dòng)縮模光纖激光器為種子源的光參量啁啾脈沖放大系統(tǒng)中，有效地提高了信號(hào)光與抽運(yùn)光在時(shí)域上的匹配，提高了抽運(yùn)光的利用率，關(guān)鍵是有效地抑制了在參量放大過(guò)程中參量熒光的產(chǎn)生，提高了光參量放大系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　 4.進(jìn)行了以鈦寶石激光器為種子光源的OPCPA系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。首先為了實(shí)現(xiàn)飛秒信號(hào)光脈沖與納秒抽運(yùn)光脈沖在時(shí)域上的有效匹配，通過(guò)光線追跡法對(duì)影響(O)ffner展寬器

4、輸出脈寬的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了理論分析，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，把信號(hào)光展寬到了545ps。其次，在二級(jí)放大器中，采用新型的雙通光參量放大技術(shù)，有效地提高了系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率，抑制了參量熒光的出現(xiàn)，將0.1nJ的單脈沖放大到3mJ輸出，增益達(dá)到了3×107，能量穩(wěn)定性達(dá)到＜3％rms，輸出信號(hào)光增益譜寬達(dá)到了30nm(FWHM)；最后采用光柵對(duì)壓縮器將放大后的信號(hào)光脈沖壓縮成82fs的脈沖輸出。
　　 5.首次進(jìn)行了以鎖模光纖激光器為種子源的新型

5、OPCPA系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)兩級(jí)單通放大方式，將1.5 nJ放大到6 mJ，得到凈增益為4.0×106，能量穩(wěn)定性達(dá)到＜2％rms，采用光柵壓縮器將輸出的放大信號(hào)光脈沖壓縮成525fs的脈沖輸出。采用光纖激光器為種子源，使得整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性高、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊。此外為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了單級(jí)雙通OPA結(jié)構(gòu)，有效提高了轉(zhuǎn)換效率，并且很好地抑制了參量熒光的影響。放大輸出能量為2mJ，總增益達(dá)2×106，能量穩(wěn)定性為＜2％rms