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光参量啁啾脉冲放大系统关键技术研究

近年来发展起来的光参量啁啾脉冲放大(Optical Parametric Chirped Pulseamplification,简称OPCPA)技术,具有大增益带宽、高增益、介质长度小、热效应小、高脉冲对比度等优点,是实现更短脉宽、更高峰值功率激光脉冲输出的新技术。OPCPA系统的一个重要应用是取代高能拍瓦系统中的钛宝石再生高增益系统。为了从OPCPA高增益系统得到高输出稳定性和高光束质量的放大信号光,提出了以光参量放大器系统优化设计为基础,稳定且高光束质量的泵浦光为保证的解决思路。泵浦光通常是产生放大后再经倍频过程获得的,因而泵浦光的产生、放大、倍频过程都将影响泵浦光特性,需对各个环节进行研究优化。另外,OPCPA高增益系统输出信号光将作为后续放大系统的种子光源,为了抑制后面放大过程中的增益窄化效应,种子光源还必须进行频谱整形。所以本论文主要致力于光参量放大器系统设计技术、与信号光精确同步的泵浦光产生和放大技术、泵浦光稳定倍频  (本文共218页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

光学参量啁啾脉冲放大技术的研究

自1992年提出光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术以来,由于其具有高的单通增益,低的热效应影响,高的信噪比,低的B积分,宽的增益带宽,且在放大过程中克服了增益带宽窄化现象,故光参量啁啾脉冲技术已经广泛地应用到超强,超短激光脉冲产生技术中,同时也成为TW以及PW系统的一个好的前端源。本文的主要研究工作和创新有以下几个方面:1.理论研究了光参量放大的物理过程,重点对光参量放大过程中的耦合波方程、相位匹配方式、增益带宽等问题进行了理论分析,给出了相关的参数设计的理论计算公式。2.理论探讨了在抽运光为宽带的情况下的一种新颖的基于预啁啾控制的超宽带光参量放大技术,提出了对输入脉冲进行预啁啾控制新方法,使信号光的不同光谱分量和抽运光的相应光谱分量分别满足相位匹配条件,从而极大地扩展了相位匹配带宽。3.提出采用在抽运光脉冲所定义的时间窗口中,在有效非线性系数最大的平面内,信号光被同一抽运光两次放大的双通放大技术,并把该技术运用到了低重复了以...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
复旦大学

宽带高功率激光系统总体与关键技术研究

高能量密度科学(HEDS)是当今前沿科学领域极具前瞻性、基础性的研究方向,主要包括激光驱动惯性约束聚变、极端条件下的凝聚态物理、高亮度X射线和高能粒子束的产生以及实验室天体物理等前沿基础研究。而高功率超强激光系统则是最重要的研究工具,其自身也是一项综合性的重大科学工程。由于HEDS需求的多样性和不确定性,要求高功率激光驱动源具备多参数、大跨度的调节能力,多功能兼容以及灵活的适应能力。如何应对这一严峻的挑战,正是本论文研究的主要任务。本论文在吸取前人研究成果基础上,首次提出并论证了以“全系统宽频带激光技术”为核心的总体技术路线,该技术方案有望集高能量、多脉宽、多波长等功能于一体,实现系统灵活地切换或组合配置,最大限度地满足物理应用的多种需求。在理论上和实验上研究了相关的创新性关键技术,包括1微米波段宽带飞秒光源的产生和宽带啁啾脉冲的高能量放大等,取得具有先进水平的实质性进展。在OL、CPL、SPIE等刊物发表(含已接受)论文八篇。...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

四川大学
四川大学

OPCPA系统中色散的研究

光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术结合了光参量放大(OPAL)技术和啁啾脉冲放大(CPA)技术的优点,具有极高的增益系数、很宽的增益带宽、弱的热效应、高的转换效率和增益的时间选择性强等特点。OPCPA系统包括脉冲展宽、放大以及压缩三个部分。目前,脉冲的展宽/压缩变换操作技术是这种技术得到成功的关键之一。现在色散的研究多集中于脉冲单独作用在展宽器、压缩器的情况。在这样的背景下,理论上深入讨论OPCPA系统的色散,具有很重要的意义。本文研究了常用展宽器、压缩器以及材料的色散,并具体分析了脉冲通过展宽、放大、压缩的整个物理过程,在此基础上,分别讨论了光栅对表面失配、刻线失配对入射脉冲宽度和时间波形的影响。主要的研究结果如下:1.研究了入射脉冲的初始啁啾及展宽器各项参数对脉冲宽度的影响。由于展宽器的二阶色散为正,当C>0时,脉冲单调展宽,C<0,脉冲有一个初始窄化的过程。而展宽器的刻线间距越小,光栅与透镜的距离越小,则展宽器的展宽倍数...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

《光学学报》1960年80期
光学学报

啁啾脉冲放大中的脉宽限制

啁啾脉冲放大中的脉宽限制*李传东张正泉徐至展(中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800)摘要给出了脉冲展宽/压缩比与线性啁啾量之间的关系式,然后通过对放大过程中脉冲宽度和啁啾量变化情况的分析,得到了啁啾脉冲放大后最窄脉冲宽度的解析表达式。与实际报道的实验的比较表明该理论是简明而极其有效的。关键词啁啾脉冲放大,增益。1引言啁啾脉冲放大(CPA)是利用放大过程中的脉宽变化,避免过高光强在介质中的非线性效应以及由此引发的自聚焦对放大器可能造成的损伤。在啁啾脉冲放大技术发展的早期,都是将锁模脉冲注入一根长的光纤,利用其中的非线性效应获得啁啾量,从而获得比入射脉冲更窄的放大脉冲。随着固体激光技术的发展,在啁啾脉冲放大系统中已摒弃了光纤,而直接利用光栅对作为展宽器。在这类系统中,经过压缩后的脉冲宽度都大于入射脉宽。虽然已有文献对啁啾脉冲放大的过程进行了比较全面的分析[1],但都没有给出计算经过啁啾脉冲放大之后脉冲宽度的明确表达式。...  (本文共5页) 阅读全文>>

《激光与光电子学进展》1950年60期
激光与光电子学进展

啁啾脉冲放大产生几太瓦30fs脉冲

啁啾脉冲放大产生几太瓦30fs脉冲斯坦福大学已建立一台能产生30fs变换极限和衍射极限脉冲、在10HZ重复频率时具有125mJ能量和平均功率为4TW的钛宝石激光系统。该系统使用啁啾脉冲放大,即一种使甚短持续时间光脉冲从高增益材料有效提取能量而无非线性效应的技术。这种技术所产生的能量比Q开关或锁模技术所产生的短脉冲更接近於理论极限。在啁啾脉冲放大中,脉冲在放大之前暂时进行扩展,而后再作压缩,从而提高了脉冲输出强度,且放大器不致达到损伤强度水平。斯坦福系统既控制飞秒时间标尺的相位,也控制高功率放大期间的幅度失真。研究组认为,使用更短持续时间的振荡器,可能产生10fs级的更短脉冲(10-14S)。据加州大学圣地亚哥分校C.Barty说,利用现有的光学元件和材料,现在实验室规模的拍瓦(1015W)峰功率激光系统是可行的。这种水平的峰功率可产生使质子和电子维系在一起的原子场高1000倍以上的电磁场。这将导致对高度相对论性激光一物质相互作用...  (本文共2页) 阅读全文>>

北京工业大学
北京工业大学

高功率全光纤1μm超快脉冲产生及啁啾脉冲放大技术研究

超短脉冲光纤激光器具有结构简单、平均功率高、峰值功率高、环境稳定性好、电光效率高等优点,在精密加工、激光传感、波导刻蚀、阿秒科学等领域具有广泛应用。被动锁模技术作为获取超短脉冲输出的重要手段之一,在过去几十年里得到了飞速发展。近年来,为了获取高功率超短脉冲激光输出,并充分发挥光纤激光器及光纤放大器的优势,基于全光纤光源及自由空间脉冲压缩器的光纤啁啾脉冲放大(FCPA)技术得到了广泛的关注和研究。同时,基于非线性频率变换技术的新型超短脉冲光纤光源及单片式啁啾体布拉格光栅(CVBG)脉冲压缩器的发展也为光纤啁啾脉冲放大系统的研制提供了新的思路。本课题致力于研究高功率超短脉冲光纤激光器,使用基于全光纤设计的高功率光源和基于自由空间器件设计的脉冲压缩器,在充分发挥光纤激光器结构紧凑、柔性传输等优点的基础上,进一步减少空间元器件的应用,力求最大限度的发挥光纤激光器的优势,实现高平均功率、高峰值功率和高系统集成度的飞秒脉冲激光输出。本论文中...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>