CN110783807A - 一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法 - Google Patents

一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110783807A
CN110783807A CN201910926298.1A CN201910926298A CN110783807A CN 110783807 A CN110783807 A CN 110783807A CN 201910926298 A CN201910926298 A CN 201910926298A CN 110783807 A CN110783807 A CN 110783807A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pockels cell
laser
light
laser pulse
glan prism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910926298.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110783807B (zh
Inventor
赵研英
耿易星
卢海洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Original Assignee
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University filed Critical Peking University
Priority to CN201910926298.1A priority Critical patent/CN110783807B/zh
Publication of CN110783807A publication Critical patent/CN110783807A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110783807B publication Critical patent/CN110783807B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法。本发明采用分光装置，通过改变分光装置中普克尔盒的电压状态，改变激光脉冲的偏振状态，从而分成交替输出第一光束和第二光束，实现时域分光；并结合第一和第二全能量衰减器使两路激光可自行调节能量；本发明的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***在保持峰值功率不变的情况下，能够同时输入到多个靶场使用，极大提高激光的使用率和机时；本发明的分光装置可作为回光隔离***，有效隔离打靶造成的回光，极大保护激光***。

Description

一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法
技术领域
本发明涉及激光领域，具体涉及一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法。
背景技术
自啁啾激光脉冲放大(CPA)提出后，激光器的峰值功率飞跃发展，激光脉冲峰值功率可达数PW(1015W)，激光光强可达1022W/cm2。这类强场激光被广泛应用于激光等离子相互作用中。
常见的CPA技术如图1所示，一个振荡器产生超短脉冲(脉冲宽度通常为皮秒ps或飞秒fs量级)作为种子源，经过展宽器对脉冲进行时间展宽后获得长脉冲(脉宽长度几十皮秒到纳秒量级，具体展宽后的脉宽长度取决于最终需要放大的能量)，利用放大器组对已经展宽的长脉冲进行能量放大获得高能量脉冲，高能量的激光脉冲最后通过压缩器将脉冲的时间尺度压缩到最小(回到种子源的脉宽量级)从而获得高峰值功率的强场激光脉冲。
目前百TW(1012W)以及PW(1015W)激光重复频率可以做到10Hz，然而对于很多应用，尤其是实验室的应用还停留在单发，即使使用先进的打靶技术，固体靶实验中打靶频率通常也在1Hz。如10Hz的激光应用于1Hz的打靶中，意味着10发激光仅有1发激光被使用，这对激光资源而言是极大的浪费。且百TW或PW激光的成本极高，如若能将一套这样的激光***在保持峰值功率不变的情况下同时输入到多个靶场使用，这将极大提高激光的使用率和机时。
发明内容
针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法。
本发明的一个目的在于提出一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***。
啁啾激光脉冲放大***包括依次连接的振荡器、展宽器、放大器组和压缩器；振荡器产生皮秒或飞秒量级的超短脉冲作为种子光，经过展宽器对激光脉冲串进行时间展宽后获得长激光脉冲串，再经过放大器组对已经展宽的长激光脉冲串进行能量放大获得高能量激光脉冲串，高能量激光脉冲串最后通过压缩器将激光脉冲的时间尺度压缩回到种子光的脉宽量级，从而获得高峰值功率的强场激光脉冲串；放大器组包括第一放大器和第二放大器。
本发明的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***包括：分光装置以及第一和第二全能量衰减器；其中，在第一放大器与第二放大器之间放置分光装置，将激光脉冲串分成第一光束和第二光束；第一光束经第二放大器进一步被放大，进入第一压缩器；第二光束进入第二压缩器；在第二放大器与第一压缩器之间设置第一全能量衰减器，调节第一光束的能量；在分光装置与第二压缩器之间设置第二全能量衰减器，调节第二光束的能量；分光装置包括第一格兰棱镜、普克尔盒和第二格兰棱镜，第一格兰棱镜和第二格兰棱镜的偏振方向相同，普克尔盒的0电压状态为半波片；频率为f的激光脉冲串经过第一格兰棱镜，偏振状态与第一格兰棱镜一致，频率不变；调节普克尔盒的电压为半波电压，普克尔盒施加半波电压的时间与激光脉冲同步，使得普克尔盒施加半波电压期间，一个激光脉冲通过普克尔盒，施加到普克尔盒上的半波电压的重复频率为f/n，n为大于1的整数；在一个周期中，当普克尔盒施加半波电压时，变为全波片，一个激光脉冲经过普克尔盒的偏振状态不变，此时激光脉冲经偏振状态相同的第二格兰棱镜透射，获得第一光束；接下来n-1个激光脉冲经过普克尔盒，此时普克尔盒未施加半波电压，为半波片，这n-1个激光脉冲偏振状态旋转π/2，与第二格兰棱镜的偏振状态垂直，经第二格兰棱镜反射，获得第二光束，第一光束与第二光束之间交替输出，从而实现时域分光；第一光束传输到靶点，靶点处的回光从靶点传回分光装置时，设置普克尔盒为未施加半波电压的状态，为半波片，回光的偏振状态旋转π/2，与第一格兰棱镜的偏振状态垂直，回光从第一格兰棱镜反射，从而实现回光隔离。
普克尔盒为电光器件，可通过电压控制光学晶体的光学性质，包含一个电光晶体以及高压电源，通过在电光晶体上施加电压从而控制晶体表现出的光学性质。当电光晶体上施加电压后，电光晶体在初始状态上叠加施加电压后的光学性质，如果施加电压后，普克尔盒表现出的光学性质为四分之一波片，此时施加电压成为四分之一波电压；当电光晶体上施加电压后，电光晶体的光学性质表现为半波片时，此时施加电压为半波电压。
为了在普克尔盒施加半波电压期间，激光正好通过普克尔盒，普克尔盒需要在激光脉冲到来之前就施加半波电压，半波电压持续时间-普克尔盒比激光脉冲提前施加电压的时间>激光脉宽，并且普克尔盒上升时间＜普克尔盒比激光脉冲提前施加电压的时间，如此可保证一整个激光脉冲经过普克尔盒时，普克尔盒正施加半波电压。
第一全能量衰减器和第二全能量衰减器包括m个镜片，m为偶数，m个镜片对称放置，其中前m/2个镜片的法线与光束传输方向的夹角为θ，后m/2个镜片的法线与光束传输方向的夹角为-θ，光束传输方向在镜片的法线顺时针方向为正，光束传输方向在镜片的法线逆时针方向为负；由于光束传输方向与镜片的法线具有夹角，因此光束经过前m/2个镜片透射后，由于折射，激光经前m/2个镜片透射后的光将偏离原来的入射光位置，再经过后m/2个镜片补偿光束的偏移，从而在调节光束能量的同时，保证光束的方向和脉冲宽度不变。10°＜θ＜45°或-45°＜θ＜-10°。
第一全能量衰减器和第二全能量衰减器具有大于1010衰减能力，镜片采用反射率为99％的反射镜片和/或透射率大于98％的高透镜片；当需要高能激光实验时，衰减器中的m个镜片全部使用高透镜片；当需要衰减光能量时，将m个镜片中的部分或全部镜片更替为反射镜片，其余镜片保持不变。
在激光打靶过程中，不可避免的会有激光沿原路返回到激光器中，这个称为回光，考虑到普克尔盒能够将激光在时域上将光进行分离，通过合理设置施加在普克尔盒上半波电压的时间，使激光正向传输经过普克尔盒与回光反向传输经过普克尔盒时，普克尔盒表现出的状态不同，结合格兰棱镜使回光被分光装置反射出激光原光路，从而实现回光隔离。当靶点距离分光装置为s米时，此时，光束从分光装置传输到靶点需要s/c，c为光速，打靶处的回光从靶点传回需要s/c，因此在分光装置中，将普克尔盒在2s/c-普克尔盒下降时间之内从半波状态改变回0电压状态，回光反向传输经过普克尔盒时，设置普克尔盒的状态为半波片，回光偏振旋转π/2，与第一格兰棱镜垂直，从而实现回光隔离。
本发明的另一个目的在于提供一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***的分光方法。
本发明的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***的分光方法，包括以下步骤：
1)在第一放大器与第二放大器之间放置分光装置，分光装置包括第一格兰棱镜、普克尔盒和第二格兰棱镜，第一格兰棱镜和第二格兰棱镜的偏振方向相同，普克尔盒的0电压状态为半波片；
2)频率为f的激光脉冲经过第一格兰棱镜，偏振状态与第一格兰棱镜一致，频率不变；
3)调节普克尔盒的电压为半波电压，普克尔盒施加半波电压的时间与激光脉冲同步，使得普克尔盒施加半波电压期间，一个激光脉冲正好通过普克尔盒，施加到普克尔盒上的半波电压的重复频率为f/n，n为大于1的整数；
4)在一个周期中，当普克尔盒施加半波电压时，变为全波片，一个激光脉冲经过普克尔盒的偏振状态不变，此时激光脉冲经偏振状态相同的第二格兰棱镜透射，获得第一光束；
5)接下来n-1个激光脉冲经过普克尔盒，此时普克尔盒未施加半波电压，为半波片，这n-1个激光脉冲偏振状态旋转π/2，与第二格兰棱镜的偏振状态垂直，经第二格兰棱镜反射，获得第二光束，第一光束与第二光束之间交替输出，从而实现时域分光；
6)第一光束传输到靶点，靶点处的回光从靶点传回分光装置时，设置普克尔盒为未施加半波电压的状态，为半波片，回光的偏振状态旋转π/2，与第一格兰棱镜的偏振状态垂直，回光从第一格兰棱镜反射，从而实现回光隔离；
7)在第二放大器与第一压缩器之间设置第一全能量衰减器，调节第一光束的能量，第一光束经第二放大器进一步被放大，进入第一压缩器；
8)在分光装置与第二压缩器之间设置第二全能量衰减器，调节第二光束的能量，第二光束进入第二压缩器。
其中，在步骤4)中，普克尔盒需要在激光脉冲到来之前就施加半波电压，半波电压持续时间-普克尔盒比激光脉冲提前施加电压的时间>激光脉宽，并且普克尔盒上升时间＜普克尔盒比激光脉冲提前施加电压的时间，从而保证一整个激光脉冲经过普克尔盒时，普克尔盒正施加半波电压。
在步骤6)中，靶点距离分光装置为s米，在分光装置中，将普克尔盒在2s/c-普克尔盒下降时间之内从半波状态改变回0电压状态，回光反向传输经过普克尔盒时，普克尔盒的状态为半波片，回光偏振旋转π/2，与第一格兰棱镜垂直，从而实现回光隔离。
本发明的优点：
本发明采用分光装置，实现时域分光；并结合第一和第二全能量衰减器使两路激光可自行调节能量；本发明的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***在保持峰值功率不变的情况下，能够同时输入到多个靶场使用，极大提高激光的使用率和机时；本发明的分光装置可作为回光隔离***，有效隔离打靶造成的回光，极大保护激光***。
附图说明
图1为现有技术中的啁啾激光脉冲放大***的结构框图；
图2为本发明的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***的时域分光示意图；
图3为本发明的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***的时域分光双路独立使用的示意图；
图4为本发明的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***的分光装置的示意图；
图5为本发明的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***的一个实施例的时域波形图；
图6为本发明的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***的全能量衰减器的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。
啁啾激光脉冲放大***包括依次连接的振荡器、展宽器、放大器组和压缩器；振荡器产生皮秒或飞秒量级的超短脉冲作为种子光，经过展宽器对激光脉冲串进行时间展宽后获得长激光脉冲串，再经过放大器组对已经展宽的长激光脉冲串进行能量放大获得高能量激光脉冲串，高能量激光脉冲串最后通过压缩器将激光脉冲的时间尺度压缩回到种子光的脉宽量级，从而获得高峰值功率的强场激光脉冲串；放大器组包括第一放大器和第二放大器。
本实施例的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***包括：分光装置以及第一和第二全能量衰减器；其中，在第一放大器与第二放大器之间放置分光装置，如图2所示，将激光脉冲分成第一光束和第二光束；第一光束经第二放大器进一步被放大，进入第一压缩器；第二光束进入第二压缩器；如图3所示，在第二放大器与第一压缩器之间设置第一全能量衰减器，调节第一光束的能量；在分光装置与第二压缩器之间设置第二全能量衰减器，调节第二光束的能量；如图4所示，分光装置包括第一格兰棱镜、普克尔盒和第二格兰棱镜，第一格兰棱镜和第二格兰棱镜的偏振方向相同，普克尔盒的0电压状态为半波片；频率为f的激光脉冲经过第一格兰棱镜，偏振状态与第一格兰棱镜一致，频率不变；调节普克尔盒的电压为半波电压，普克尔盒施加半波电压的时间与激光脉冲同步，使得普克尔盒施加半波电压期间，激光脉冲正好通过普克尔盒，施加到普克尔盒上的半波电压的重复频率为f/n，n为大于1的整数；在一个周期中，当普克尔盒施加半波电压时，由于普克尔盒0电压状态为半波片，在此基础上再叠加半波电压状态下的半波片，即施加半波电压后的普克尔盒变为全波片，激光脉冲经过状态为全波片的普克尔盒后偏振状态不变，此时激光脉冲经与第一格兰棱镜偏振状态相同的第二格兰棱镜透射，获得第一光束；在未施加半波电压时，此时普克尔盒的状态为半波片，经过普克尔盒的激光脉冲，偏振状态旋转π/2，经第二格兰棱镜反射，获得第二光束，从而实现时域分光。
如图5所示，在本实施例中，激光被展宽器展宽后，脉冲宽度小于1ns，频率为5Hz，经过第一格兰棱镜后频率仍为5Hz的激光脉冲串，即一个周期内有5个激光脉冲。调节普克尔盒的电压为半波电压，普克尔盒施加半波电压的时间与激光脉冲同步，使得普克尔盒施加半波电压期间，激光脉冲正好通过普克尔盒，为了达到这个目的，普克尔盒需要在激光脉冲到来之前就施加半波电压，半波电压持续时间-普克尔盒比激光脉冲提前施加电压的时间>1ns，并且普克尔盒上升时间＜普克尔盒比激光脉冲提前施加电压的时间，由于此时激光脉宽小于1ns，如此可保证整个激光脉冲经过普克尔盒时，普克尔盒正施加半波电压。激光的频率为5Hz，普克尔盒上升时间和下降时间均小于20ns，普克尔盒在比激光提前1μs～100ms施加电压。施加到普克尔盒上的半波电压的重复频率为5/n，n＝5时，在一个周期中，当普克尔盒施加半波电压时，变为全波片，第一个激光脉冲经过普克尔盒的偏振状态不变，第一个激光脉冲经与第一格兰棱镜偏振状态相同的第二格兰棱镜透射，获得第一光束；在接下来的四个激光脉冲经过普克尔盒时，普克尔盒未施加半波电压为半波片，接下来的四个激光脉冲偏振状态旋转π/2，经第二格兰棱镜反射，获得第二光束，从而实现时域分光。
如图6所示，在本实施例中，第一全能量衰减器和第二全能量衰减器包括六个镜片1～6，其中前三个镜片1～3的法线与光束传输方向的夹角为θ，后三个镜片4～6的法线与光束传输方向的夹角为-θ，由于光束传输方向与镜片的法线具有夹角，因此光束经过前三个镜片透射后，由于折射，激光经前三个镜片透射后的光将偏离原来的入射光位置，再经过后三个镜片补偿光束的偏移，从而在调节光束能量的同时，保证光束的方向和脉冲宽度不变。10°＜θ＜45°。当需要高能激光实验时，衰减器中的六个镜片全部使用高透镜片；当需要衰减光能量时，将六个镜片中的部分或全部镜片更替为反射镜，其余镜片保持不变。
当靶点距离分光装置大于15米时，激光从分光装置传输到靶点需要50ns，回光从靶点处传回分光装置还需要50ns，因此回光与入射光之间相差100ns。在激光达到普克尔盒之前50ns开始给普克尔盒加半波电压，普克尔盒上升时间20ns，普克尔盒加半波电压持续时间为55～75ns，普克尔盒下降时间20ns，给普克尔盒施加半波电压时间控制在100ns之内，回光经过普克尔盒，此时普克尔盒表现为半波片，改变激光偏振状态，回光经过第一格兰棱镜反射离开光路，实现回光隔离。以普克尔盒施加半波电压55ns为例详细解释回光隔离过程：在激光达到普克尔盒之前50ns开始给普克尔盒加半波电压，当普克尔盒加半波电压55ns，此时普克尔盒上升20ns，维持半波状态时间为35ns，由于普克尔盒加半波电压比激光提前50ns，因此此时激光正好在普克尔盒为半波片状态下通过。当回光在100ns后通过普克尔盒的时候，此时普克尔盒在55ns的半波电压状态之后，在经过20ns的下降时间，普克尔盒在第75ns的时候已经变为半波片状态，回光在100ns时刻经过普克尔盒时将经过第一格兰棱镜反射离开光路。
本实施例的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***的分光方法，包括以下步骤：
1)在第一放大器与第二放大器之间放置分光装置，分光装置包括第一格兰棱镜、普克尔盒和第二格兰棱镜，第一格兰棱镜和第二格兰棱镜的偏振方向相同，普克尔盒的0电压状态为半波片；
2)频率为5Hz的激光脉冲经过第一格兰棱镜，偏振状态与第一格兰棱镜一致，频率不变；
3)调节普克尔盒的电压为半波电压，普克尔盒施加半波电压的时间与激光脉冲同步，使得普克尔盒施加半波电压期间，一个激光脉冲正好通过普克尔盒，施加到普克尔盒上的半波电压的重复频率为f/5；
4)在一个周期中，当普克尔盒施加半波电压时，变为全波片，第一个激光脉冲经过普克尔盒的偏振状态不变，此时激光脉冲经偏振状态相同的第二格兰棱镜透射，获得第一光束；
5)接下来四个激光脉冲经过普克尔盒，此时普克尔盒未施加半波电压，为半波片，这四个激光脉冲偏振状态旋转π/2，与第二格兰棱镜的偏振状态垂直，经第二格兰棱镜反射，获得第二光束，第一光束与第二光束之间交替输出，从而实现时域分光；
6)第一光束传输到靶点，靶点处的回光从靶点传回分光装置需要50ns以上，此时将普克尔盒在100ns-普克尔盒下降时间之内改变状态为未施加半波电压的状态，为半波片，回光的偏振状态旋转π/2，与第一格兰棱镜的偏振状态垂直，回光从第一格兰棱镜反射，从而实现回光隔离；
7)在第二放大器与第一压缩器之间设置第一全能量衰减器，六个镜片对称放置并全部使用高透镜片，调节第一光束的能量，第一光束经第二放大器进一步被放大，进入第一压缩器；
8)分光装置与第二压缩器之间设置第二全能量衰减器，六个镜片对称放置并全部使用高透镜片，调节第二光束的能量，第二光束进入第二压缩器，从而保证激光在高能和低能下激光的方向以及脉冲宽度不变。
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***，自啁啾激光脉冲放大***包括依次连接的振荡器、展宽器、放大器组和压缩器；振荡器产生皮秒或飞秒量级的超短脉冲作为种子光，经过展宽器对激光脉冲串进行时间展宽后获得长激光脉冲串，再经过放大器组对已经展宽的长激光脉冲串进行能量放大获得高能量激光脉冲串，高能量激光脉冲串最后通过压缩器将激光脉冲的时间尺度压缩回到种子光的脉宽量级，从而获得高峰值功率的强场激光脉冲串；放大器组包括第一放大器和第二放大器，其特征在于，所述重频啁啾脉冲放大激光时域分光***包括：分光装置以及第一和第二全能量衰减器；其中，在第一放大器与第二放大器之间放置分光装置，将激光脉冲串分成第一光束和第二光束；第一光束经第二放大器进一步被放大，进入第一压缩器；第二光束进入第二压缩器；在第二放大器与第一压缩器之间设置第一全能量衰减器，调节第一光束的能量；在分光装置与第二压缩器之间设置第二全能量衰减器，调节第二光束的能量；分光装置包括第一格兰棱镜、普克尔盒和第二格兰棱镜，第一格兰棱镜和第二格兰棱镜的偏振方向相同，普克尔盒的0电压状态为半波片；频率为f的激光脉冲串经过第一格兰棱镜，偏振状态与第一格兰棱镜一致，频率不变；调节普克尔盒的电压为半波电压，普克尔盒施加半波电压的时间与激光脉冲同步，使得普克尔盒施加半波电压期间，一个激光脉冲通过普克尔盒，施加到普克尔盒上的半波电压的重复频率为f/n，n为大于1的整数；在一个周期中，当普克尔盒施加半波电压时，变为全波片，一个激光脉冲经过普克尔盒的偏振状态不变，此时激光脉冲经偏振状态相同的第二格兰棱镜透射，获得第一光束；接下来n-1个激光脉冲经过普克尔盒，此时普克尔盒未施加半波电压，为半波片，这n-1个激光脉冲偏振状态旋转π/2，与第二格兰棱镜的偏振状态垂直，经第二格兰棱镜反射，获得第二光束，第一光束与第二光束之间交替输出，从而实现时域分光；第一光束传输到靶点，靶点处的回光从靶点传回分光装置时，设置普克尔盒为未施加半波电压的状态，为半波片，回光的偏振状态旋转π/2，与第一格兰棱镜的偏振状态垂直，回光从第一格兰棱镜反射，从而实现回光隔离。
2.如权利要求1所述的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***，其特征在于，普克尔盒需要在激光脉冲到来之前就施加半波电压，半波电压持续时间-普克尔盒比激光脉冲提前施加电压的时间>激光脉宽，并且普克尔盒上升时间＜普克尔盒比激光脉冲提前施加电压的时间，保证一整个激光脉冲经过普克尔盒时，普克尔盒正施加半波电压。
3.如权利要求1所述的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***，其特征在于，第一全能量衰减器和第二全能量衰减器包括m个镜片，m为偶数，m个镜片对称放置，其中前m/2个镜片的法线与光束传输方向的夹角为θ，后m/2个镜片的法线与光束传输方向的夹角为-θ，光束传输方向在镜片的法线顺时针方向为正，光束传输方向在镜片的法线逆时针方向为负；由于光束传输方向与镜片的法线具有夹角，因此光束经过前m/2个镜片透射后，由于折射，激光经前m/2个镜片透射后的光将偏离原来的入射光位置，再经过后m/2个镜片补偿光束的偏移，从而在调节光束能量的同时，保证光束的方向和脉冲宽度不变。
4.如权利要求3所述的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***，其特征在于，10°＜θ＜45°或-45°＜θ＜-10°。
5.如权利要求1所述的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***，其特征在于，所述第一全能量衰减器和第二全能量衰减器具有大于1010衰减能力，镜片采用反射率为99％的反射镜片和/或透射率大于98％的高透镜片。
6.如权利要求1所述的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***，其特征在于，靶点距离分光装置为s米时，此时，光束从分光装置传输到靶点需要s/c，c为光速，打靶处的回光从靶点传回需要s/c，因此在分光装置中，将普克尔盒在2s/c-普克尔盒下降时间之内从半波状态改变回0电压状态，回光反向传输经过普克尔盒时，设置普克尔盒的状态为半波片，回光偏振旋转π/2，与第一格兰棱镜垂直，从而实现回光隔离。
7.一种如权利要求1所述的重频啁啾脉冲放大激光时域分光***的分光方法，其特征在于，所述分光方法包括以下步骤：
1)在第一放大器与第二放大器之间放置分光装置，分光装置包括第一格兰棱镜、普克尔盒和第二格兰棱镜，第一格兰棱镜和第二格兰棱镜的偏振方向相同，普克尔盒的0电压状态为半波片；
2)频率为f的激光脉冲经过第一格兰棱镜，偏振状态与第一格兰棱镜一致，频率不变；
3)调节普克尔盒的电压为半波电压，普克尔盒施加半波电压的时间与激光脉冲同步，使得普克尔盒施加半波电压期间，一个激光脉冲正好通过普克尔盒，施加到普克尔盒上的半波电压的重复频率为f/n，n为大于1的整数；
4)在一个周期中，当普克尔盒施加半波电压时，变为全波片，一个激光脉冲经过普克尔盒的偏振状态不变，此时激光脉冲经偏振状态相同的第二格兰棱镜透射，获得第一光束；
5)接下来n-1个激光脉冲经过普克尔盒，此时普克尔盒未施加半波电压，为半波片，这n-1个激光脉冲偏振状态旋转π/2，与第二格兰棱镜的偏振状态垂直，经第二格兰棱镜反射，获得第二光束，第一光束与第二光束之间交替输出，从而实现时域分光；
6)第一光束传输到靶点，靶点处的回光从靶点传回分光装置时，设置普克尔盒为未施加半波电压的状态，为半波片，回光的偏振状态旋转π/2，与第一格兰棱镜的偏振状态垂直，回光从第一格兰棱镜反射，从而实现回光隔离；
7)在第二放大器与第一压缩器之间设置第一全能量衰减器，调节第一光束的能量，第一光束经第二放大器进一步被放大，进入第一压缩器；
8)在分光装置与第二压缩器之间设置第二全能量衰减器，调节第二光束的能量，第二光束进入第二压缩器。
8.如权利要求7所述的分光方法，其特征在于，在步骤4)中，普克尔盒需要在激光脉冲到来之前就施加半波电压，半波电压持续时间-普克尔盒比激光脉冲提前施加电压的时间>激光脉宽，并且普克尔盒上升时间＜普克尔盒比激光脉冲提前施加电压的时间，从而保证一整个激光脉冲经过普克尔盒时，普克尔盒正施加半波电压。
9.如权利要求7所述的分光方法，其特征在于，在步骤6)中，靶点距离分光装置为s米，在分光装置中，将普克尔盒在2s/c-普克尔盒下降时间之内从半波状态改变回0电压状态，回光反向传输经过普克尔盒时，普克尔盒的状态为半波片，回光偏振旋转π/2，与第一格兰棱镜垂直，从而实现回光隔离。
CN201910926298.1A 2019-09-27 2019-09-27 一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法 Active CN110783807B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910926298.1A CN110783807B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910926298.1A CN110783807B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110783807A true CN110783807A (zh) 2020-02-11
CN110783807B CN110783807B (zh) 2020-09-08

Family

ID=69384663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910926298.1A Active CN110783807B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110783807B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111355116A (zh) * 2020-03-18 2020-06-30 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 用于激光能量控制的***及方法
CN112271533A (zh) * 2020-11-18 2021-01-26 北京大学 一种啁啾脉冲放大激光隔离打靶回光的装置及其实现方法
CN112332200A (zh) * 2020-11-03 2021-02-05 滨州学院 一种产生具有烧蚀预脉冲的强场脉冲装置及其实现方法
CN113078540A (zh) * 2021-03-19 2021-07-06 北京大学 一种重频啁啾脉冲放大激光双压缩输出装置及其实现方法
CN113078539A (zh) * 2021-03-19 2021-07-06 北京大学 一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光的装置及其实现方法
CN113612107A (zh) * 2021-06-21 2021-11-05 山东大学 一种基于普克尔盒的无相位调制脉冲拾取方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1731632A (zh) * 2005-09-07 2006-02-08 四川大学 多脉冲叠加放大器与飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器
US7787175B1 (en) * 2006-01-20 2010-08-31 Raydiance, Inc. Pulse selecting in a chirped pulse amplification system
US20140264032A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 The Johns Hopkins University Terahertz time-domain spectroscopic ellipsometry system
CN105186279A (zh) * 2015-09-30 2015-12-23 北京大学 一种激光脉冲开关装置及其控制方法
CN106125448A (zh) * 2016-08-29 2016-11-16 武汉虹拓新技术有限责任公司 一种高效率超短光脉冲展宽的方法和装置
US20190170588A1 (en) * 2016-08-10 2019-06-06 Sphere Ultrafast Photonics, S.A. Ultrashort laser pulse characterization and compression method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1731632A (zh) * 2005-09-07 2006-02-08 四川大学 多脉冲叠加放大器与飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器
US7787175B1 (en) * 2006-01-20 2010-08-31 Raydiance, Inc. Pulse selecting in a chirped pulse amplification system
US20140264032A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 The Johns Hopkins University Terahertz time-domain spectroscopic ellipsometry system
CN105186279A (zh) * 2015-09-30 2015-12-23 北京大学 一种激光脉冲开关装置及其控制方法
US20190170588A1 (en) * 2016-08-10 2019-06-06 Sphere Ultrafast Photonics, S.A. Ultrashort laser pulse characterization and compression method
CN106125448A (zh) * 2016-08-29 2016-11-16 武汉虹拓新技术有限责任公司 一种高效率超短光脉冲展宽的方法和装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111355116A (zh) * 2020-03-18 2020-06-30 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 用于激光能量控制的***及方法
CN112332200A (zh) * 2020-11-03 2021-02-05 滨州学院 一种产生具有烧蚀预脉冲的强场脉冲装置及其实现方法
WO2022048481A1 (zh) * 2020-11-03 2022-03-10 滨州学院 一种产生具有烧蚀预脉冲的强场脉冲装置及其实现方法
CN112332200B (zh) * 2020-11-03 2023-02-07 滨州学院 一种产生具有烧蚀预脉冲的强场脉冲装置及其实现方法
CN112271533A (zh) * 2020-11-18 2021-01-26 北京大学 一种啁啾脉冲放大激光隔离打靶回光的装置及其实现方法
CN113078540A (zh) * 2021-03-19 2021-07-06 北京大学 一种重频啁啾脉冲放大激光双压缩输出装置及其实现方法
CN113078539A (zh) * 2021-03-19 2021-07-06 北京大学 一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光的装置及其实现方法
CN113078540B (zh) * 2021-03-19 2022-03-25 北京大学 一种重频啁啾脉冲放大激光双压缩输出装置及其实现方法
CN113078539B (zh) * 2021-03-19 2022-03-25 北京大学 一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光的装置及其实现方法
CN113612107A (zh) * 2021-06-21 2021-11-05 山东大学 一种基于普克尔盒的无相位调制脉冲拾取方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110783807B (zh) 2020-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110783807B (zh) 一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光***及其分光方法
CN101976016B (zh) 一种超高速光学成像***及方法
RU2589268C2 (ru) Фемтосекундный лазер высокой мощности с частотой повторения, регулируемой согласно скорости сканирования
CN103560391A (zh) 多级级联偏振分束的高倍率分离脉冲展宽方法
US9531147B2 (en) Pulse picking laser
CN107482431B (zh) 一种超短激光脉冲串选择装置及其输出方法
CN100595536C (zh) 基于spider技术的超短光脉冲测量装置
CN107884079B (zh) 单发次超短激光脉冲宽度测量装置及测量方法
CN100385331C (zh) 基于双池受激布里渊散射***的激光脉冲整形装置和方法
CN204330141U (zh) 一种高功率超短激光脉冲对比度测量装置
CN102269908A (zh) 连续泵浦合束镜前置的受激布里渊散射发生装置及方法
CN103345098B (zh) 基于晶体双折射的脉冲展宽与压缩结构
CN105206517A (zh) 一种脉宽展宽激光退火装置
CN103928833B (zh) 一种基于镀膜的脉冲序列调制器
CN203574219U (zh) 基于级联偏振分束的分离脉冲展宽光学装置
CN105186278B (zh) 大角度相交的超短脉冲时间精密同步的***
CN111987579A (zh) 一种基于法布里珀罗干涉仪的脉冲序列调制方法
CN108594461B (zh) 内部分光型光栅压缩器
CN104570377A (zh) 激光啁啾脉冲分束环路光栅压缩器
CN103888111B (zh) 基于迈克尔逊干涉仪的脉冲序列调制方法及调制器
RU2687513C1 (ru) Устройство для адаптивного временного профилирования ультракоротких лазерных импульсов
CN102269909B (zh) 时差泵浦合束镜前置的受激布里渊散射发生装置及方法
CN113078539B (zh) 一种重频啁啾脉冲放大激光时域分光的装置及其实现方法
CN104075815A (zh) 基于产生脉冲序列的单次脉冲的信噪比测量装置及方法
CN109967865B (zh) 一种基于注入式电离的超短激光脉冲加工***及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20200211

Assignee: Beijing Rui de Kang Technology Co.,Ltd.

Assignor: Peking University

Contract record no.: X2023980041624

Denomination of invention: A Time Domain Splitting System and Splitting Method for Repeated Chirped Pulse Amplification Laser

Granted publication date: 20200908

License type: Exclusive License

Record date: 20230912

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract