PDF《全固态 kHz 啁啾脉冲飞秒激光放大器》

2 和3,使泵浦激光与放大激光耦合得 更好 ,调节聚焦透镜位置 ,使泵浦激光在晶体内部的光斑尺寸更小,使腔内放大激光的建立时间减到最小 . 调节完激光腔的调 Q 运转模式后,就可以将种子注入到腔内 .由振荡器直接输出的种子的脉冲宽度为

20 fs 左右,经展宽器展宽后脉冲宽度可以达到

300 ps .由于展宽后的种子先要经过一块声光调制晶体,其偏振方 向由 P 偏振旋转为 S 偏振 ,然后让其通过格兰棱镜 、 法拉第隔离器和半波片 .旋转半波片, 使种子通过隔离器 和半波片后,偏振方向不发生改变 ,仍然为S 偏振 .通过薄膜偏振片的反射 ,使种子进入到激光腔内,当其通过 普克尔盒后,普克尔盒的驱动器会在电光晶体上施加四分之一电压, 当种子再次通过普克尔盒时, 就会旋转偏 振方向 ,由S偏振旋转为 P 偏振 ,这样种子就被捕捉在了腔内 .由于普克尔盒上始终保持着一定的电压, 种子 的偏振方向就不发生改变 ,在腔内往复振荡实现放大.种子注入后, 腔内的情况如图

4 所示 ,图中小脉冲的数 目代表了种子在腔内振荡的次数, 每振荡一次 ,种子就得到一次放大 ,当种子在腔内振荡

30 次左右时就达到了 饱和增益 ,此时改变普克尔盒上的电压 ,使种子的偏振方向发生改变, 由P偏振旋转为 S 偏振, 种子就会从薄 膜偏振片上反射出腔外.种子由腔内倒空后 ,腔内的状况如图

5 所示 . Fig.

6 Amplified laser pulse show n on oscilloscope 图6在示波器上观察到的单个放大脉冲 对于放大系统来说, 要选择一个适当的种子进行放大, 避免 出现多个种子的情况 ,因此要严格监视从放大器冲输出脉冲的 情况 ;

种子倒空后,使用一个光电二极管探测输出激光的情况;

图6为监视到的单个放大脉冲 . 在CPA 技术中 ,得到窄的脉冲宽度是一个十分重要的研究 内容 .要得到窄的脉冲宽度 ,除了要求种子必须具有宽的光谱 以外 ,放大系统还必须能够支持足够宽的光谱带宽 .为此, 我们 对该放大器的光谱响应进行了分析 .图7为种子脉冲的光谱曲 线;

从图中可以看出 ,种子脉冲的中心波长约在

790 nm , 光谱带 宽约有

40 nm .将种子注入再生放大器前后, 对其输出的激光 脉冲的光谱进行了测量, 结果见图

8 , 表明没有种子注入时, 放 大器输出脉冲的中心波长约在

780 nm , 光谱带宽约在

30 nm ;

种子注入后 ,受种子脉冲的影响 ,腔内的光谱发生了移动,中心波长移动到了

790 nm 左右, 光谱带宽仍然为

30 nm 左右.这样的光谱带宽在最后的压缩过程中, 可以支持脉冲宽度约为

30 fs 的压缩脉冲.

3 总结再生腔放大技术是实现超强激光脉冲放大的重要环节 ,在CPA 技术发展中,起着举足轻重的作用 ,根据实 验室发展的实际需要 ,对再生腔放大技术进行了研究, 并且设计了一种 kHz 啁啾脉冲飞秒再生腔放大器 ,采用 紧聚焦结构,在使用

15 mJ 的泵浦能量时, 得到了约 2.

3 mJ 的800 nm 的放大激光输出. 参考文献 : [ 1] Wei Z Y , Zhang J. H ighly efficient T W multipass Ti: sapphire laser system[ J] . Science In China , 2000, 43(10): 1083―1087. [ 2] Rudd J V , Korn G , M ourou G , et al. Chirped - pulse amplification of 55- fs pulses at a

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