[发明专利]一种用于窄带飞秒激光器的光参量放大方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于窄带飞秒激光器的光参量放大方法及装置；光参量放大方法包括：产生窄带飞秒激光，将窄带飞秒激光进行展宽增大其光谱的带宽后获得宽带飞秒激光；将宽带飞秒激光分为两束，一束被引入负啁啾后获得啁啾泵浦光，另一束经过拓展光谱并引入正啁啾后获得啁啾种子光；调整啁啾泵浦光与啁啾种子光之间的延时，使两者在时域上重合并共同入射到非线性晶体内进行光参量放大，产生放大后的啁啾信号光与啁啾闲频光，并同时输出衰减的啁啾泵浦光；滤除衰减的啁啾泵浦光和啁啾信号光，得到纯净的啁啾闲频光，并对其进行脉冲压缩后获得超短的飞秒闲频光。本发明可以提升闲频光脉冲的增益带宽。

技术领域

本发明涉及超快激光技术领域，具体涉及一种用于窄带飞秒激光器的光参量放大方法及装置。

背景技术

高能量飞秒激光脉冲具有良好的时间分辨能力和较高的峰值功率，因此在超快激光、强场科学等众多研究领域有着重要的应用。因此，产生超短激光脉冲的研究引起了科学家们极大的关注。商业化的钛蓝宝石(Ti：sapphire)飞秒激光器被广泛应用于超快激光技术的各个方面，基于钛蓝宝石激光器的光参量放大(Optical Parametric Amplification)技术也因其中心波长可调谐、高参量增益、增益带宽大以及放大过程中无热量积累等优点成为了将飞秒激光频率下转换的关键手段之一。

在常见的光参量放大系统中，获得周期量级输出脉宽的前提条件是具有足够带宽的种子光脉冲。利用飞秒激光光束聚焦至蓝宝石晶体的超连续产生方法，可以在近红外至中红外波段获取超宽带的种子白光。此外，针对强场物理研究的高脉冲能量/峰值功率的需求，可以对白光进行一级预放大提高其能量。

需要注意的是，种子光的参数(带宽、能量密度、光束质量等)由初始入射激光的条件所决定，通常情况下，初始激光的带宽越大、脉宽越窄，所能产生的种子白光相应地就会具有更大的带宽。因此，当采用宽带飞秒激光器作为初始光源时，通常可以产生带宽大、能量密度高、光束质量良好的种子白光。

然而，部分商业化的激光器并不具有足够的带宽以用于产生周期量级的激光脉冲，输出脉冲宽度在80飞秒以上甚至超过100飞秒。将这类激光器用作光参量放大器的光源往往只能产生相对窄带的输出脉冲，无法满足部分超快光学研究对于脉宽的需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于窄带飞秒激光器的光参量放大方法及装置；其目的在于将初始窄带激光利用熔融石英薄片展宽其光谱成为宽带激光，再向泵浦光与种子光分别引入相反方向的啁啾，以提升闲频光脉冲的光谱范围，最终在窄带入射激光的前提下获取宽带的闲频光。

本发明提供了一种用于窄带飞秒激光器的光参量放大方法，所述方法包括以下步骤：

S1产生窄带飞秒激光；

S2将所述窄带飞秒激光进行展宽增大其光谱的带宽后获得宽带飞秒激光；

S3将所述宽带飞秒激光分为两束，较强的一束被引入负啁啾后获得啁啾泵浦光，较弱的另一束经过拓展光谱并引入正啁啾后获得啁啾种子光；

S4调整所述啁啾泵浦光与所述啁啾种子光之间的延时，使两者在时域上重合并共同入射到非线性晶体内进行光参量放大，产生放大后的啁啾信号光与啁啾闲频光，并同时输出衰减的啁啾泵浦光；

S5滤除衰减的啁啾泵浦光和啁啾信号光，得到纯净的啁啾闲频光，并对其进行脉冲压缩后获得超短的飞秒闲频光。

更进一步地，在所述步骤S3中，宽带飞秒激光分为两束，其中光强较强的一束被引入负啁啾后获得啁啾泵浦光，光强较弱的另一束经过拓展光谱并引入正啁啾后获得啁啾种子光；且啁啾泵浦光脉冲的瞬时频率和啁啾种子光脉冲的瞬时频率呈现相反的变化规律。

更进一步地，在所述步骤S3中，利用熔融石英薄片对其进行光谱展宽。