一種高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，包括沿激光光束傳輸方向依次設置的第一透鏡，第二透鏡，非線性介質，第一至第四雙色鏡。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的提高超短脈沖對比度的方法提升量級少、裝置復雜的技術問題，具有原理簡單、結構緊湊、調試簡單等優(yōu)點。
【專利說明】一種高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及超快激光科學領域，尤其涉及一種高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置。

【背景技術】
[0002] 隨著超短超強激光技術的發(fā)展，現(xiàn)在的啁啾脈沖激光放大系統(tǒng)已經(jīng)能夠輸出聚焦 功率密度超過l〇 2°W/cm2的激光脈沖，在這個強度下，在激光與一些固體靶相互作用實驗中， 為了避免本底噪聲或者預脈沖在主脈沖到達之前破壞掉靶丸，要求超短超強激光系統(tǒng)的時 域脈沖對比度高于κτ 1(ι。釹玻璃目前是唯一可以將激光脈沖放大至千焦量級的放大介質， 其放大波段為近1 μ m，因此近1 μ m波段激光在激光與物質相互作用實驗中被廣泛應用。對 于近1 μ m波段典型的啁啾脈沖放大系統(tǒng)來說，由于展寬器壓縮器光譜剪切、放大過程的自 發(fā)輻射、光譜調制等影響，對比度一般在ΚΓ7左右，因此提高脈沖對比度成為一個亟待解決 的問題。
[0003] 國際上已經(jīng)提出多種基于非線性效應的方式提高對比度，例如交叉偏振波產(chǎn)生技 術，光參量放大和倍頻技術等等。然而，以上技術均存在尚待改進的地方。如若采用交叉偏 振波產(chǎn)生技術，需要自行搭建一套近1 μ m波段啁啾脈沖放大系統(tǒng)，目前近1 μ m波段毫焦量 級超短脈沖激光器尚未商品化，而且晶體易損壞，對比度提升受限于偏振器的消光比。光參 量放大和倍頻技術可以采用商品化的鈦寶石飛秒激光器做為前端，但是光參量放大和倍頻 裝置結構復雜，效率較低。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種高對比度超短激光脈沖產(chǎn) 生裝置，是基于介質受激拉曼散射過程提高對比度的技術。受激拉曼散射是一個頻率轉移 的過程，不同的介質擁有不同的拉曼頻移，利用已有的激光器，可以通過選擇合適的介質來 得到需要的激光頻率。商品化鈦寶石飛秒激光器輸出脈沖中心波長為800nm，酒精介質的拉 曼頻移ρ =2928〇--Λ因此我們可以利用鈦寶石激光器提供的泵浦脈沖通過乙醇介質受 激拉曼散射產(chǎn)生近1 μ m的斯托克斯脈沖。另一方面受激拉曼散射是一個三階非線性過程， 泵浦脈沖的本底噪聲和預脈沖因強度弱而發(fā)生斯托克斯散射的效率低，這樣就可以得到對 比度很高的斯托克斯脈沖。斯托克斯脈沖和泵浦脈沖保持相同偏振但頻率不同，可以通過 色散元件如針對近1 μ m波段脈沖的展寬器將斯托克斯脈沖與泵浦脈沖分開。另外受激拉 曼散射實驗裝置簡單，結構緊湊，調試簡單。這些優(yōu)良特性使受激拉曼散射技術在提高對比 度的應用方面極具前景
[0005] 本發(fā)明的技術解決方案是：
[0006] -種高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，特點在于其構成包括沿激光光束傳輸方向 依次設置的第一透鏡、第二透鏡、非線性介質、以及至少2個串聯(lián)的第一雙色鏡和第二雙色 鏡。
[0007] -種高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，特點在于其構成包括沿激光光束傳輸方向 依次設置的第一透鏡、非線性介質、以及至少2個串聯(lián)的第一雙色鏡和第二雙色鏡。
[0008] 所述的激光源為中心波長800nm的寬帶飛秒激光。
[0009] 所述的非線性介質是無水乙醇或丙酮。
[0010] 所述的第一透鏡是正透鏡，所述的第二透鏡是負透鏡。
[0011] 所述的第一雙色鏡和第二雙色鏡與入射光路均成45度角。
[0012] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0013] 1.本發(fā)明所使用激光源為基于鈦寶石的中心波長為800nm飛秒放大器。該激光器 輸出性能優(yōu)異且已商品化。
[0014] 2.本發(fā)明所使用非線性介質為無水乙醇，乙醇的頻移為2928cm_1，乙醇材料廉價 無毒，易于生產(chǎn)、存儲。
[0015] 3.本發(fā)明所使用的斯托克斯脈沖為前向一級斯托克斯脈沖，前向斯托克斯脈沖便 于和泵浦脈沖分開，使得裝置結構更加簡單。
[0016] 4.中心波長為800nm的超短激光技術已經(jīng)非常成熟，近1 μ m波段的激光放大技術 也非常成熟，中心波長為800nm超短激光脈沖經(jīng)過乙醇介質后，產(chǎn)生的一級斯托克斯脈沖 中心波長近1 μ m。乙醇作為一個橋梁將常用的800nm激光過渡到常用的近1 μ m波段，十分 方便，極具應用前景。
[0017] 5.中心波長為800nm的超短激光脈沖可以是低對比度的，經(jīng)過乙醇介質后，產(chǎn)生 的中心波長近1 μ m的斯托克斯脈沖是高對比度的。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0018] 圖1是本發(fā)明高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置的第一實施例的光路示意圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置的第二實施例的光路示意圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明產(chǎn)生的高對比度激光脈沖與入射激光脈沖對比度的對比。
[0021] 圖中：1 -激光源，2 -第一透鏡，3 -第二透鏡，4 -非線性介質，5 -第一雙色鏡，6 -第二雙色鏡，7 -第三雙色鏡，8 -第四雙色鏡。

【具體實施方式】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例，對 本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用 于限定本發(fā)明。
[0023] 受激拉曼散射是一個頻率轉移的過程，不同的介質擁有不同的拉曼頻移，利用已 有的激光器，通過選擇合適的介質來得到需要的激光頻率。商品化鈦寶石飛秒激光器輸出 脈沖中心波長為800nm，乙醇介質的拉曼頻移17 =2928cm_1，利用鈦寶石激光器提供的泵 浦脈沖通過乙醇介質受激拉曼散射產(chǎn)生近1 μ m的斯托克斯脈沖。另一方面受激拉曼散射 是一個三階非線性過程，泵浦脈沖的本底噪聲和預脈沖因強度弱而發(fā)生斯托克斯散射的效 率低，這樣就可以得到對比度很高的斯托克斯脈沖。斯托克斯脈沖和泵浦脈沖保持相同偏 振但頻率不同，可以通過色散元件如雙色鏡將斯托克斯脈沖與泵浦脈沖分開。
[0024] 圖1是本發(fā)明高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置的第一實施例的光路示意圖，如圖 所示，激光源產(chǎn)生的超短脈沖序列注入由第一透鏡2和第二透鏡3構成的縮束系統(tǒng)，縮束后 的脈沖注入乙醇介質4,入射脈沖強度較強的部分在非線性介質中發(fā)生受激拉曼散射，產(chǎn)生 近lym的斯托克斯脈沖。輸出脈沖經(jīng)過第一至第四雙色鏡，雙色鏡是45度鍍膜的，雙色 鏡鍍膜面與入射脈沖成45度角放置，使得雙色鏡對入射脈沖高透，對斯一級托克斯脈沖高 反，得到高對比度超短一級斯托克斯激光脈沖。所述的激光源為中心波長800nm的寬帶飛 秒激光。所述的縮束系統(tǒng)第一透鏡是正透鏡，第二透鏡是負透鏡。所述的所述的雙色鏡數(shù) 量是四個，也可以是其他數(shù)量。
[0025] 縮束系統(tǒng)也可以如圖2所示放置，光束經(jīng)過第一透鏡2后，入射至非線性介質4,出 射脈沖再經(jīng)過第二透鏡3后到達第一至第四雙色鏡。
[0026] 受激拉曼散射技術相比與其他技術（例如交叉偏振波產(chǎn)生技術、光參量放大技 術、飽和吸收體、等離子鏡等等）具有結構簡單，對比度提升空間大等優(yōu)點，在CPA放大中對 于提高超短激光脈沖的對比度具有優(yōu)勢。
[0027] 應該注意到并理解，在不脫離后附的權利要求所要求的本發(fā)明的精神和范圍的情 況下，能夠對上述詳細描述的本發(fā)明做出各種修改和改進。
【權利要求】
1. 一種高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，特征在于其構成包括沿激光光束傳輸方向 依次設置的第一透鏡（2)、第二透鏡（3)、非線性介質（4)、以及至少2個串聯(lián)的第一雙色鏡 (5)和第二雙色鏡（6)。
2. -種高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，特征在于其構成包括沿激光光束傳輸方向依 次設置的第一透鏡（2)、非線性介質（4)、以及至少2個串聯(lián)的第一雙色鏡（5)和第二雙色 鏡（6)。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述的激 光源為中心波長800nm的寬帶飛秒激光。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述的非 線性介質是無水乙醇或丙酮。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述的第 一透鏡是正透鏡，所述的第二透鏡是負透鏡。
6. 根據(jù)權利要求1或2所述的高對比度超短激光脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述的第 一雙色鏡（5)和第二雙色鏡（6)與入射光路均成45度角。
【文檔編號】H01S3/09GK104269726SQ201410455624
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權日:2014年9月9日
【發(fā)明者】郭曉楊, 冷雨欣, 許毅, 李妍妍, 鄒曉, 陸效明, 李儒新 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所