[实用新型]超宽带可调谐和多波段输出的光参量放大器

说明书

技术领域

本实用新型属于相干软X射线的驱动光源设备技术领域，具体是涉及超宽带可调谐和多波段输出的光参量放大器。

背景技术

在中红外激光的泵浦放大方案里，通常情况下，超短飞秒激光脉冲被分为两束，其中较强的一束用做泵浦光，而较弱的一束(为μJ量级)先聚焦再通过宝石片来产生相干白光种子源，自相位调制产生的白光相位与泵浦光相位是保持一致。白光种子源与泵浦光经过光参量放大(OpticalParametricAmplification，OPA)后产生的闲置光是载波包络相位(CarrierEnvelopePhase，CEP)自稳定的。但在泵浦光为2ω，信号光和闲置光都为ω的OPA系统中，产生白光的2ω往往含有少量的ω成分，白光往往由更容易产生白光的ω成分经过自相位调制而来，最终获得的经OPA放大的闲置光将不具有CEP自稳定的特性。究其原因主要是激光器输出的ω成分经倍频后，其中的ω和2ω由高反2ω、增透ω的分束器来分开，尽管镀了增透ω的增透膜，但还是有少量的ω成分被反射，即使再采用干涉滤光片或偏振分束镜也无法完全消除2ω中的ω成分。为了解决这个问题，本发明发展了级联的OPA过程实现CEP自稳定的新方案，泵浦光直接采用ω的基频光，而信号光和闲置光则选择ω/2附近。信号光是由ω成分直接通过自相位调制产生的超连续谱白光，其相位与泵浦光只相差2π。这样不仅避免了剩余ω对CEP的致命影响，而且多级的OPA还能大幅提高脉冲的能量。本发明搭建了一套800nm飞秒激光泵浦的中红外OPA系统，泵浦源为2mJ/40fs/1kHz，也可在此基础上，将其升级为适合高能量泵浦的CEP稳定的中红外OPA系统，如泵浦源为8mJ/40fs/1kHz。

发明内容

本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供超宽带可调谐和多波段输出的光参量放大器，利用飞秒激光和BBO晶体的非线性相互作用来实现信号光和闲置光的同步放大输出，利用非共线设置实现信号光和闲置光的输出空间分离，具有超宽带可调谐、多波段输出、转换效率高和相干性好等特点。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：超宽带可调谐和多波段输出的光参量放大器，包括第一激光分束器、第二激光分束器、种子光产生器、第一延时器、第二延时器、第一汇聚透镜、第二汇聚透镜、信号光产生器、BBO晶体、第一全反镜、第二全反镜、第三全反镜、残光收集器、飞秒激光驱动源、小能量激光分束、相干白光种子源、中能量激光分束、信号光、大能量激光分束、放大后的信号光、闲置光、飞秒激光装置、第一光谱仪、第二光谱仪、第一信号数据线、第二信号数据线和电脑；所述延时装置由相互垂直的两个全反镜组成；所述种子光产生器能产生超连续谱相干白光种子源；所述信号光产生器主要由BBO晶体构成；所述中能量激光分束经由延时器后再通过第一汇聚透镜后与相干白光种子源同时汇聚到信号光产生器的BBO晶体上进行种子光选择放大得到优化的信号光；所述大能量激光分束经由第二延时器后再通过第二汇聚透镜后与信号光同时汇聚到BBO晶体上进行信号光放大和差频产生闲置光，最终得到放大后的信号光和CEP自稳定的闲置光；所述BBO晶体采用非共线光参量放大过程，既继承了光参量放大输出脉冲的宽光谱调谐范围，又可以实现CEP自稳定的闲置光的载波包络相位自稳定且与放大后的信号光在空间上实现了分离输出；所述第二光谱仪与第一信号数据线连接，所述第一光谱仪与第二信号数据线连接，所述第一信号数据线和第二信号数据线与电脑连接。

本实用新型具有的有益效果：利用飞秒激光和BBO晶体的非线性相互作用来实现信号光和闲置光的同步放大输出，利用非共线设置实现信号光和闲置光的输出空间分离，具有超宽带可调谐、多波段输出、转换效率高和相干性好等特点。因此本实用新型具有结构简单、设计合理等特点。

附图说明

图1为本发明的装置示意图。

图2为具体实施事例的装置示意图。

图3为具体实施事例的光谱输出图。

图4为具体实施事例的能量转换效率图。