CN1713061A - 啁啾脉冲放大***中压缩器的光栅调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种用于啁啾脉冲放大***中压缩器的光栅调节方法，通过激光脉宽与远场同步监测***监测激光脉冲时空特性的变化，进而对光栅的角度、距离和刻线方向进行调节，较好地克服了压缩后激光远场焦斑变差的问题，极大的提高了激光远场功率密度。得到近傅立叶变换极限的脉宽和近衍射极限的焦斑。
Description
技术领域
本发明属于激光器领域，具体涉及一种啁啾脉冲放大***中压缩器的光栅调节方法。本发明主要适用于应用啁啾脉冲放大技术的高功率超短脉冲激光装置。
背景技术
在高能量、高功率的啁啾脉冲放大装置中，激光通过压缩器后，光束质量很难保证，经常导致远场焦斑很差，需要用变形镜进行补偿，但是补偿后的结果也很难达到理想效果。目前世界上已经建成的大型超短脉冲激光装置，例如英国卢瑟福实验室超短激光装置Vulcan，得到的是长条形光斑；美国密歇根大学的45TW钛宝石激光***，在没使用变形镜矫正波面前，得到的是散乱的焦斑；还有德国的MPQ装置在未使用变形镜性前，得到的焦斑也都很差，极大的降低了激光远场功率密度。日本原子能研究所M.Aoyama等人在美国光学快报2003年28卷发表的题目为“0.85-PW，33-fs钛宝石激光”(0.85-PW，33-fs Ti：sapphire laser)的文章中提到的焦斑为长条形。
发明内容
为了克服现有的压缩器内光栅的调节技术的缺陷，本发明提供一种用于啁啾脉冲放大***中压缩器内光栅的调节方法，使激光通过压缩器后得到近傅立叶变换极限的脉宽和近衍射极限的焦斑。
本发明的一种啁啾脉冲放大***中压缩器的光栅调节方法，其特点在于包括以下步骤：
a.将激光脉宽与远场同步监测***设置在激光压缩器输出光路中；
b.通过观察激光脉宽与远场同步监测***得到的激光脉冲的脉冲宽度信号调节压缩器内光栅的距离和角度，使脉冲宽度达到较窄范围；
c.通过观察激光脉宽与远场同步监测***得到的远场焦斑的情况来调节压缩器内光栅刻线方向，得到较小的激光远场焦斑；
d.重复步骤b、c，直到使脉冲宽度和远场焦斑达到最佳效果。
本发明的激光脉宽与远场同步监测***包括：
分光镜、聚焦透镜、显微物镜、科学级面阵CCD、自相关仪、微机***。
聚焦透镜、显微物镜和科学级面阵CCD位于分光镜之后依次排布，科学级面阵CCD与微机***连接；自相关仪位于分光镜之前，与微机***连接。
本发明针对激光的时空特性进行监测，进而对压缩器内光栅刻线进行调节，可有效地改善激光脉冲宽度和远场。
在压缩器粗调之后，在压缩器输出光路中利用分光镜将光分成两束，前表面反射一束，通过分光镜一束，前表面反射光用自相关仪接收，用来监测脉宽，透射光经透镜聚焦后，再经显微物镜放大后由科学级面阵CCD接收，用来监测激光脉冲的远场变化情况。通过观察自相关仪(6)传输到微机显示器的脉宽信息，来细微调节压缩器光栅(G1、G2)距离和角度，观察科学级面阵CCD传输到微机***所显示的远场信息，调节光栅G2刻线方向，反复观察脉宽和远场的情况来调节光栅(G1、G2)距离、角度和光栅表面刻线方向，直至激光脉宽和远场达到要求，此时压缩器调节完毕。
采用本发明的方法调节压缩器，较好地克服了压缩后激光远场焦斑变差的问题，得到了近衍射极限的聚焦光斑。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的啁啾脉冲放大***中压缩器的光栅调节方法采用的激光脉宽与远场同步监测***的光路示意图。
图中，压缩器内压缩光栅(G1、G2) 2.带分光镜 3.长焦透镜 4.显微物镜 5.科学级面阵CCD 6.自相关仪。
具体实施方式
本发明的一种用于啁啾脉冲放大***中压缩器的光栅调节方法，通过激光脉宽与远场同步监测***监测激光脉冲时空特性的变化，进而对光栅的角度、距离和刻线方向进行调节，得到近傅立叶变换极限的脉宽和近衍射极限的焦斑。
本发明的调节方法主要包括以下步骤：
步骤1 将激光脉宽与远场同步监测***设置在激光压缩器输出光路中。将光栅(G1、G2)按一定距离平行设置在压缩器内，将激光脉宽与远场同步监测***的分光镜(2)放置在压缩器输出光路中。分光镜(2)前表面镀反射率为90％的高反射膜，后表面为透过率为99％以上的高透射膜。利用该分光镜(2)将光分成两束，前表面有一定角度(30°～60°)反射，反射光直接由激光脉宽与远场同步监测***的宽带自相关仪(6)接收，接收信号由微机***显示，可直接观察激光脉宽信息。自相关仪(6)的测量中心波长为800nm。透射光经过激光脉宽与远场同步监测***的透镜(3)聚焦，透镜(3)前后表面都镀中心波长800nm宽带高透射膜。聚焦后的激光再经显微物镜(4)放大到科学级面阵CCD(5)上，科学级面阵CCD(5)图象传输到微机***的显示器上，可直接观察远场焦斑的信息。
步骤2 观察自相关仪(6)传输到微机显示器的脉宽信息，调节光栅G2与光栅G1之间的距离和角度，直至连接自相关仪(6)的微机***所显示的相关信号最窄，即脉宽最窄。
步骤3 观察与科学级面阵CCD(5)连接的微机***显示器显示的焦斑信息，调节光栅G2的刻线方向改善焦斑质量，直至焦斑变圆，达到较小。
步骤4 重复步骤2、3，观察此时自相关仪(6)传输到微机显示器的脉宽信息，通过精细调节光栅G2与光栅G1之间的距离和角度，使脉宽达到最窄；然后观察与科学级面阵CCD(5)连接的微机***显示器显示的焦斑信息，调节光栅G2的刻线方向改善焦斑质量，直至焦斑变圆，达到最小。
通过观察脉宽和远场情况来反复调节光栅G2与光栅G1之间的距离和角度和光栅G2表面刻线的方向，直到激光脉冲的脉冲宽度和激光远场焦斑达到最佳，至此压缩器调节完毕。
采用本发明的调节方法，我们在SILEX-I超短脉冲激光***中的压缩器后得到了近傅立叶变换极限的脉宽和近衍射极限的焦斑，脉宽为29.7fs，同时得到了5.7um的焦斑。
Claims (2)
1.一种啁啾脉冲放大***中压缩器的光栅调节方法，其特征在于包括以下步骤：
a.将激光脉宽与远场同步监测***设置在激光压缩器输出光路中；
b.通过观察激光脉宽与远场同步监测***得到的激光脉冲的脉冲宽度信息，即时调节压缩器内光栅(G1、G2)的距离和角度，使脉冲宽度达到较窄范围；
c.通过观察激光脉宽与远场同步监测***得到的远场焦斑的信息，即时调节压缩器内光栅G2刻线方向，以得到较小的激光远场焦斑；
d.重复步骤b、c，直到使脉冲宽度和远场焦斑达到最佳效果。
2.根据权利要求1所述的啁啾脉冲放大***中压缩器的光栅调节方法，其特征在于：所述的激光脉宽与远场同步监测***包括
分光镜(2)、聚焦透镜(3)、显微物镜(4)、科学级面阵CCD(5)、自相关仪(6)、微机***；
聚焦透镜(3)、显微物镜(4)和科学级面阵CCD(5)位于分光镜(2)之后依次排布，科学级面阵CCD(5)与微机***连接；自相关仪(6)位于分光镜(2)之前，与微机***连接。
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