PDF《全固态 kHz 啁啾脉冲飞秒激光放大器》

第17 卷增刊强激光与粒子束Vol.

17 ,No. S0

2005 年4月HIG H POWER LASE R AND PARTIC LE BEAMS A pr. ,

2005 文章编号: 1001- 4322(2005)S0- 0117-

04 全固态 kHz 啁啾脉冲飞秒激光放大器 * 王兆华 , 魏志义 , 王鹏, 令维军, 田金荣, 张杰(中国科学院 物理研究所 , 北京 100080) 摘要: 要建造大功率超强激光系统, 必须将 nJ 量级的种子进行放大, 以得到 mJ 量级以及更高能量的 激光输出. 为达到这个目的, 必须使种子能量指数增加, 再生腔放大器是实现这一目的的良好途径;

同时, 为了 得到更稳定的激光输出, 须采用高重复频率的泵浦源. 为此, 设计了一种 kHz 重复频率激光泵浦的再生放大 器, 使用

15 mJ 的527 nm 的绿光泵浦, 得到了约 2.

3 mJ 的800 nm 放大激光输出, 同时, 对其输出激光的光谱 特性进行了测量, 将带宽为

40 nm 的种子注入后, 得到了光谱带宽约为

30 nm 激光输出. 关键词: 飞秒激光;

CPA 技术;

再生腔放大技术 中图分类号: O437 文献标识码 : A 随着啁啾脉冲放大(CPA)技术的发展, 放大后的激光脉冲能量从几十 μ J 到几百 J ,脉冲峰值功率也从几 十GW 发展到 PW ,放大器的重复频率也由几 kHz 变化到 0.

1 mHz .在这些各种各样的放大器中 ,通常采用 一级预放大和几级主放大的方案,有的甚至只采用一级主放大的方法 .预放大过程是将一个 nJ 量级的激光脉 冲放大到 mJ 量级, 在这个过程中, 脉冲的能量指数递增 ,迅速得到放大;

主放大过程是一个线性放大过程, 通 常采用多次放大的方式, 随着泵浦能量的增加 ,激光脉冲能量线性增加.激光脉冲能否有效地放大 ,很大程度 上取决于预放大过程 ,因此人们对预放大技术做了很多的研究工作.通常来说 ,预放大技术可以归结为两类 : 一是多通预放大技术 ,另一种是再生放大技术 .多通预放大技术是采用多次通过的方法将种子脉冲放大 ,由于 放大过程中,种子通过晶体的次数较少 ,所以引入的材料色散较小,有利于脉冲的压缩;

然而它对种子的空间模 式分布要求较高 ,放大后的空间光束质量较差 .再生腔放大技术是将种子注入到一个自由运转的激光腔中, 使 种子与原有激光耦合 ,在腔内经过多次振荡得到放大;

在这一过程中 ,由于种子在晶体中通过了很多次(20 ~

30 次), 引入了较大的材料色散;

但是它输出的光束具有很好的空间质量 ,对种子的空间质量要求较低 ,而且易于 操作 .我们对再生腔放大技术进行了一些研究,设计了一种再生腔放大器 ,使用 kHz 的527 nm 绿光作为泵浦 源,使用约

15 mJ 的泵浦能量时 ,得到了大约 2.

3 mJ 的800 nm 的宽带放大激光输出, 本文将详细介绍一些这 方面的工作.

1 实验装置 实验装置如图

1 所示 ,1 ,2 ,3 均为

527 nm 的45° 全反射镜 ;

4 为焦距为

500 mm 的聚焦透镜, 双面镀

527 nm 高损伤阈值增透膜;

5 为曲率半径为

1 m 的凹面反射镜, 对700 ~

900 nm , 0° 高反 ;

6 为对

700 ~

900 nm ,0° Fig.

1 Experim ental setup of regenerative amplifier 图1kH z 再生腔放大器实验装置图 * 收稿日期 :

2004 -

11 - 22;

修订日期 :

2005 - 03-

15 基金项目 : 国家自然科学基金资助课题(60225005, 60308001);

中国科学院知识创新工程方向性项目和仪器研制项目资助课题 作者简介 : 王兆华(1977―), 男,山东兖州人 , 博士研究生 , 从事于飞秒激光诊断测试技术研究 . 反射的平面反射镜;