[发明专利]一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生方法

说明书

技术领域

本发明属于超快光学技术领域，具体涉及一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生方法。

背景技术

高功率超短脉冲的紫外激光源在科学研究和工业生产中是一种十分重要的应用工具，它被广泛用于探测和控制超快的物理过程和化学过程，工业生产也常用于进行光刻。相比于红外光和可见光，紫外光具有波长短，穿透性性能好，能量高，分辨率高等优势，故其成为当前激光技术领域重要的研究方向之一。高功率超短脉冲的紫外激光源的产生技术主要分为两种：直接产生和非线性光学产生。

直接产生的方法是选择紫外波段的增益介质来构造激光器系统，从而获得紫外激光。但是紫外波段的固体增益介质的种类比较少，而且它们的激光输出阈值都很高，很难获得高功率窄脉宽的紫外光输出。

另外一种典型的直接产生紫外脉冲方法是利用高能电子束激发惰性气体和卤化物分子，其分子向基态跃迁产生紫外脉冲激光，该种类型的紫外脉冲激光器称为准分子激光器。准分子激光器可以产生157nm，193nm，248nm等诸多紫外激光器，而且能输出峰值功率兆瓦量级、脉冲宽度几百飞秒的紫外脉冲。但是准分子激光器的系统一般比较庞大，能量装换效率低；其增益介质的较差的稳定性令其无法长时间运转。非线性光学产生紫外光的主要方法是非线性晶体频率变换技术，该种方法可以产生增益介质无法产生的新的紫外波段。非线性晶体的频率变换效率主要取决于其峰值能量，故获得高功率超短脉冲激光源是非线性频率变换获得紫外激光的必备条件之一。近些年来光纤激光器因其体积小、寿命长、维护成本低、光束质量好、节能环保、脉冲窄、峰值功率高、无需水冷等突出优点成为获得紫外光最佳的种子激光器。但是常用的啁啾脉冲光纤放大器在放大激光源获得高功率时由于增益带宽的限制无法获得较宽的光谱，同时由于放大过程中引入无法补偿的非线性啁啾量，脉冲也很难小于100fs，所以我们在频率变换获得紫外光谱的时候往往面临着效率低和紫外光谱窄等问题。

受上述问题的限制，稳定的高功率多波长超短脉冲紫外激光源很难获得，所以如何获得稳定的高功率多波长超短脉冲紫外激光源是时下研究热点之一。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生方法，该产生方法通过利用预啁啾管理模块对超短脉冲光纤激光器的光脉冲进行高功率自相似放大，实现光脉冲的自相似演化，经光栅对压缩后可以获得高功率、宽光谱和窄脉宽的光脉冲输出，再经过可调谐的四倍频系统获得高功率可调谐的紫外光谱。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生方法，其特征在于所述产生方法包括如下步骤：将超短脉冲光纤激光器(000)、级联式高功率放大器(100)以及四倍频系统(200)依次连接；利用超短脉冲光纤激光器(000)产生超短光脉冲输出进入级联式高功率放大器(100)；级联式高功率放大器(100)由依次连接的第一级放大器(100a)、第二级放大器(100b)、预啁啾管理模块(100c)、第三级放大器(100d)以及啁啾补偿模块(100e)组成，第一级放大器（100a）和第二级放大器（100b）将光脉冲放大到瓦量级，再通过预啁啾管理模块（100c）将光脉冲优化至最佳，光脉冲进入第三级放大器（100d）中进行自相似放大，光脉冲的光谱和脉宽展宽，所述脉宽展宽引入的是线性啁啾量，啁啾补偿模块（100e）补偿掉所述线性啁啾量；之后输出超短光脉冲进入四倍频系统(200)，获得可调谐的紫外光。

超短脉冲光纤激光器(000)采用两个半导体激光泵浦源进行双向泵浦，泵浦光在两个波长选择型光纤准直器之间反射，反复泵浦增益输出的超短光脉冲。

第一级放大器(100a)采用单模增益光纤进行放大，第二级放大器(100b)采用大模场光子晶体增益光纤进行啁啾脉冲放大，第三级放大器(100d)采用大模场光子晶体增益光纤和预啁啾管理模块（100c）进行自相似放大。

各级所述放大器之间设置有隔离器以进行相互隔离。