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，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，超短激光脈沖產(chǎn)生技術(shù)中，同時也成為TW以及PW系統(tǒng)的一個好的前端源。
　　 本文的主要研究工作和創(chuàng)新有以下幾個方面：
　　 1.理論研究了光參量放大的物理過程，重點對光參量放大過程中的耦合波方程、相位匹配方式

2、、增益帶寬等問題進行了理論分析，給出了相關(guān)的參數(shù)設(shè)計的理論計算公式。
　　 2.理論探討了在抽運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)，提出了對輸入脈沖進行預(yù)啁啾控制新方法，使信號光的不同光譜分量和抽運光的相應(yīng)光譜分量分別滿足相位匹配條件，從而極大地擴展了相位匹配帶寬。
　　 3.提出采用在抽運光脈沖所定義的時間窗口中，在有效非線性系數(shù)最大的平面內(nèi)，信號光被同一抽運光兩次放大的雙通放大技術(shù)，并把

3、該技術(shù)運用到了低重復(fù)了以鈦寶石激光器為種子源和以自啟動被動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，有效地提高了信號光與抽運光在時域上的匹配，提高了抽運光的利用率，關(guān)鍵是有效地抑制了在參量放大過程中參量熒光的產(chǎn)生，提高了光參量放大系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　 4.進行了以鈦寶石激光器為種子光源的OPCPA系統(tǒng)的理論和實驗研究。首先為了實現(xiàn)飛秒信號光脈沖與納秒抽運光脈沖在時域上的有效匹配，通過光線追跡法對影響(O)ffner展寬器

4、輸出脈寬的關(guān)鍵參數(shù)進行了理論分析，并進行了實驗研究，把信號光展寬到了545ps。其次，在二級放大器中，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，增益達到了3×107，能量穩(wěn)定性達到＜3％rms，輸出信號光增益譜寬達到了30nm(FWHM)；最后采用光柵對壓縮器將放大后的信號光脈沖壓縮成82fs的脈沖輸出。
　　 5.首次進行了以鎖模光纖激光器為種子源的新型

5、OPCPA系統(tǒng)的理論和實驗研究。通過兩級單通放大方式，將1.5 nJ放大到6 mJ，得到凈增益為4.0×106，能量穩(wěn)定性達到＜2％rms，采用光柵壓縮器將輸出的放大信號光脈沖壓縮成525fs的脈沖輸出。采用光纖激光器為種子源，使得整個系統(tǒng)穩(wěn)定性高、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊。此外為了進一步簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進行了單級雙通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2×106，能量穩(wěn)定性為＜2％rms