[发明专利]一种高效的啁啾脉冲放大系统

说明书

本发明属于高能短脉冲激光技术领域，涉及一种高效的啁啾脉冲放大系统，种子源与第一倍程发生装置连接，第一倍程发生装置分别与色散展宽装置和放大装置连接，放大装置与第二倍程发生装置连接，第二倍程发生装置与色散压缩装置连接，利用倍程发生装置，提高展宽/压缩装置的利用率，引入多倍的脉冲展宽量及压缩量，极大的降低了光纤放大系统中激光脉冲的峰值功率，使其低于光纤的非线性阈值，从而获取高脉冲能量的激光输出，展宽/压缩器件利用率高，系统结构紧凑简单，成本低。

技术领域：

本发明属于高能短脉冲激光技术领域，涉及一种高效的啁啾脉冲放大系统。

背景技术：

高脉冲能量的光纤激光系统在工业、国防和科研领域有着重要应用需求。但随着脉冲峰值功率的增大，放大器中光纤的非线性阈值严重限制了高脉冲能量的激光输出。

大芯径光纤的非线性阈值较高，可很好的解决高能量输出问题，但往往伴随着较多的激光模式，导致光束质量较差。目前，啁啾脉冲放大(CPA)技术是抑制放大过程中非线性效应的一种有效手段,为了在获得足够的能量提取的同时保证脉冲的可压缩性，往往需要极大的脉冲展宽量与压缩量，对脉冲展宽器与压缩器提出了更高的要求，如采用更长距离的光栅对、更长的展宽光纤、更大色散的啁啾布拉格光栅(CVBG)等，而且脉冲展宽器与压缩器的成本与其提供的色散量成正比，使得现啁啾脉冲放大系统成本高，体积大，限制了其应用。因此，迫切需要一种成本低、体积小、单脉冲能量高、脉宽窄的啁啾脉冲放大系统。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种高效的啁啾脉冲放大系统，通过倍程发生装置，使色散展宽/压缩装置均被多次(≥2次) 利用，在保证脉冲可压缩性的同时，实现单脉冲能量的大幅度提升。

为了实现上述目的，本发明所述高效的啁啾脉冲放大系统主体结构包括种子源、第一倍程发生装置、色散展宽装置、放大装置、第二倍程发生装置和色散压缩装置，种子源与第一倍程发生装置连接，第一倍程发生装置分别与色散展宽装置和放大装置连接，放大装置与第二倍程发生装置连接，第二倍程发生装置与色散压缩装置连接，种子源输出的激光脉冲通过第一倍程发生装置后多次(≥2次) 经过色散展宽装置进行脉冲展宽；展宽后的激光脉冲返回第一倍程发生装置并进入所述放大装置进行脉冲放大；放大后的激光脉冲通过第二倍程发生装置后，多次(≥2次)经过色散压缩装置进行脉冲压缩；压缩后的激光脉冲返回第二倍程发生装置进行激光输出。

本发明所述第一倍程发生装置为环形器或2×2耦合器等。

本发明所述色散展宽装置为光纤、棱镜对、光栅对、光纤光栅或啁啾布拉格光栅(CVBG)等。

本发明所述第二倍程发生装置为偏振分光棱镜(PBS)、四分之一波片与直角棱镜的多种组合。

本发明所述色散压缩装置为光纤、棱镜对、光栅对、光纤光栅或啁啾布拉格光栅(CVBG)等。

本发明所述第一倍程发生装置和第二倍程发生装置能够提供二倍程、四倍程、六倍程、八倍程、十倍程等多倍程，理论上可使脉冲展宽至无限宽，无数倍的降低光纤放大系统中激光脉冲的峰值功率，使其低于光纤的非线性阈值。

本发明与现有技术相比，利用倍程发生装置，提高展宽/压缩装置的利用率，引入多倍(≥2倍)的脉冲展宽量及压缩量，极大的降低了光纤放大系统中激光脉冲的峰值功率，使其低于光纤的非线性阈值，从而获取高脉冲能量的激光输出，展宽/压缩器件利用率高，系统结构紧凑简单，成本低。

附图说明：

图1为本发明所述高效的啁啾脉冲放大系统的结构示意图。

图2为本发明实施例1所述第一倍程发生装置实现方式的构成示意图。

图3为本发明实施例2所述第一倍程发生装置实现方式的构成示意图。

图4为本发明实施例1所述第二倍程发生装置实现方式的构成示意图。