[实用新型]产生双十太瓦级不同脉宽脉冲的复合激光装置

说明书

本实用新型是一种产生双十太瓦级不同脉宽脉冲的复合激光装置，在该激光装置上可同时产生脉宽不同的两个十太瓦(10TW)级激光脉冲。

在先技术中，英国I.N.Ross等人(参见：I.N.Ross等人，Applied Optics,39卷，2422-2427页，2000年)，提供一台光学参量啁啾脉冲放大器(英文是OpticalParametric Chirped Pulse Amplifiers，所以通常简称为OPCPA，本文以下为了叙述方便也用此简称)，它由信号种子光脉冲同步控制的普克尔盒电光开关，从一台调Q的掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光振荡器产生的约5ns(ns为纳秒)级单脉冲中削出一个宽度为600ps(ps为皮秒)的脉冲，然后进行放大、倍频，作为OPCPA的泵浦源。这种OPCPA的激光装置结构的缺点是：1．由于它采用的普克尔盒电光开关的内在性能引起不可克服的时间抖动，因而时间同步精度低，装置较复杂，调整不方便；2．泵浦激光脉冲倍频后剩余的光能量(即基频光)没有充分利用；3．它的激光装置只能产生一个固定脉冲宽度的太瓦级激光脉冲。

本实用新型的目的是提供一种产生精确可控制时间同步精度的两个不同激光脉冲宽度的10TW级的复合激光装置。它能同时产生两个不同脉宽的10TW级激光脉冲。特别是这两个10TW的激光脉冲可调节相对延迟进行所需要的组合，以满足特殊的要求。

本实用新型的激光装置主要包括：飞秒锁模激光器1，脉冲宽度展宽器2，分束器3，第一时间延时调节器4，第二时间延时调节器8，光学参量啁啾脉冲放大器5，第一脉宽压缩器6，第二脉宽压缩器9，泵浦激光脉冲放大链11，倍频器10和光束组合导引器7。

本实用新型的激光装置的具体结构是：由飞秒锁模激光器1发射的激光束G₀进入脉冲宽度展宽器2，由置于脉冲宽度展宽器2内的分束器3分成脉冲宽度不相等、能量相等的第一束激光束G₁和第二束激光束G₂。分成的第一束激光束G₁依次经过第一时间延时调节器4，光学参量啁啾脉冲放大器5和第一脉宽压缩器6进入光束组合导引器7后输出。分成的第二束激光束G₂经过泵浦激光脉冲放大链11进入倍频器10。由倍频器10输出的倍频光束G_2ω进入光学参量啁啾脉冲放大器5。由倍频器10输出的基频光束G_j依次经过第二脉宽压缩器9和第二时间延时调节器8进入光束组合导引器7后输出。如图1所示。

所说的脉冲宽度展宽器2主要含有光栅201，有凹反射面与光栅201栅面相对的凹面全反射镜202，有凸反射面与凹面全反射镜202的凹反射面相对的凸面全反射镜203。有90度内反射面向着光栅201栅面置放的90度全反射镜204。如图2所示。

所说的分束器3是置于脉冲宽度展宽器2内的光栅201与90度全反射镜204之间。如图2所示，分束器3是表面镀有反射率50％，透过率50％介质膜的平行平板，或者是反射为50％透过为50％的分束棱镜。

所说的飞秒锁模激光器1是输出激光束脉冲宽度为10～150飞秒，能量大于1纳焦耳(nJ)波长λ从750～1100纳米(nm)可调的激光振荡器。

所说的第一时间延时调节器4主要含有两个90度反射面相对置放的第一90度全反射镜401和第二90度全反射镜402。两90度全反射镜401和402带有相对移动机构。所以两90度全反射镜401和402可以相对移动。如图3所示。

所说的第二时间延时调节器8的结构与第一时间延时调节器4的结构相同。

所说的光学参量啁啾脉冲放大器5是由n≥3级的通光口径逐级增大的非线性晶体构成。非线性晶体是三硼酸锂(LBO)晶体，或是β-偏硼酸钡(BBO)晶体，或是磷酸二氢钾(KDP)晶体，或是磷酸二氘钾(DKDP)晶体，或是钛氧磷酸钾(KTP)晶体。如图4所示的实施例中光学参量啁啾脉冲放大器5的结构，其中n=3，为3级501、502、503,3级的口径是逐级增大的。501和502都是由LBO晶体构成，503是由KDP晶体构成。

所说的第一脉宽压缩器6主要含有一对光栅，第一光栅601和第二光栅602，两光栅601和602的栅面相对半错开置放的。有反射面相对第一光栅601栅面置放的第一全反射镜603，有反射面相对第二光栅602栅面置放的第二全反射镜604。如图5所示。