[实用新型]一种涡旋超短激光脉冲放大系统

说明书

本实用新型属于激光技术领域，尤其涉及一种涡旋超短激光脉冲放大系统，在泵浦脉冲和超短激光脉冲进入再生放大器之前，泵浦脉冲模式转换/整形器通过对泵浦脉冲的空间整形或者模式转换，同时宽带涡旋激光脉冲转换器对超短激光脉冲进行模式转换，使得两种脉冲的模式与再生放大器的拉盖尔‑高斯模式匹配，这样在再生放大器对涡旋超短激光脉冲进行放大的过程中，有效地抑制厄米高斯模式，从而使得最终生成的涡旋超短脉冲激光具有再生放大器的拉盖尔‑高斯本征模式分布，且该涡旋超短激光脉冲具有非常高的纯度。

技术领域

本实用新型属于激光技术领域，尤其涉及一种涡旋超短激光脉冲放大系统。

背景技术

涡旋超短激光脉冲在超快成像、飞秒激光成丝、高次谐波产生以及激光超连续谱等方面有着广泛的应用前景。目前，产生宽带超短激光涡旋脉冲的方法中都需要有消色差特性，常用的有棱镜法、2f–2f系统、4f系统以及使用空间变化的光学波片等。利用这些消色差技术结合激光放大器可获得高强度的飞秒涡旋脉冲。例如，利用啁啾脉冲放大技术结合由4f系统和空间光调制器组成的涡旋转换器可得到毫焦耳级的飞秒激光脉冲等。

但是，上述这些技术产生的涡旋脉冲都不是自由空间传输的本征模式，这意味着这些涡旋光在自由空间传输过程中，由于衍射效应其空间模式将会发生改变，最终所产生的涡旋脉冲纯度往往不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题为提供一种涡旋超短激光脉冲放大系统，旨在解决现有技术产生的超短激光涡旋脉冲纯度低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种涡旋超短激光脉冲放大系统，所述系统包括：

泵浦脉冲模式转换/整形器，用于对初始入射的泵浦脉冲进行模式转换或空间整形，以使模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器时在激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配，所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器；

宽带涡旋激光脉冲转换器，用于将初始入射的超短激光脉冲转换成涡旋超短激光脉冲，且转换成的所述涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器时在所述激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配，所述涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器；

所述再生放大器，用于基于所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲，对所述涡旋超短激光脉冲进行放大，生成并输出具有所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式分布的涡旋超短激光脉冲。

进一步地，所述泵浦脉冲模式转换/整形器包括环状光模式转换器和第一耦合光学元件；

所述环状光模式转换器，用于对所述初始入射的泵浦脉冲进行模式转换或空间整形，以使所述泵浦脉冲的空间光强分布转换成环状分布，模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入所述第一耦合光学元件；

所述第一耦合光学元件，用于通过对所述第一耦合光学元件进行调节，以使所述模式转换或空间整形后的泵浦脉冲进入再生放大器时在激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配。

进一步地，所述宽带涡旋激光脉冲转换器包括宽带涡旋光模式转换器和第二耦合光学元件；

所述宽带涡旋光模式转换器，用于对初始入射的超短激光脉冲进行涡旋转换，转换成涡旋超短激光脉冲；

所述第二耦合光学元件，用于通过对所述第二耦合光学元件进行调节，以使所述涡旋超短激光脉冲进入所述再生放大器时在所述激光放大介质处的强度分布与所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式的强度分布匹配。

进一步地，所述系统还包括压缩器，用于对所述再生放大器输出的具有所述再生放大器的拉盖尔-高斯本征模式分布的涡旋超短激光脉冲进行时间压缩。