[发明专利]CPA、CPRA与OPCPA混合式超高峰值功率激光脉冲放大装置

摘要

一种CPA、CPRA与OPCPA混合式超高峰值功率激光脉冲放大装置，该装置基于现有钕玻璃大能量泵浦激光系统和大口径磷酸二氘钾非线性光学晶体，通过CPRA放大器来连接钛宝石CPA前置放大器和OPCPA终端放大器，将800nm波段的大能量宽带啁啾脉冲通过CPRA频移至新波段，并作为OPCPA终端放大器的宽带大能量啁啾入射脉冲。本发明充分结合了钛宝石CPA的高稳定性、高转换效率与OPCPA的高单程增益、大增益带宽、无热效应、无寄生振荡的优点，可以实现稳定、高效的峰值功率达10拍瓦量级甚至更高的飞秒激光脉冲输出。

主权项

一种CPA、CPRA与OPCPA混合式超高峰值功率激光脉冲放大装置，特征在于该装置包括：钛宝石飞秒锁模脉冲振荡器（10）、脉冲展宽器（11）、钛宝石CPA前置放大器（12）、CPRA放大器（13）、OPCPA终端放大器（14）、真空扩束系统（15）、真空压缩器（16）、Nd:YAG泵浦激光器（17）、CPA放大器高能泵浦激光器（18）和OPCPA终端放大器高能泵浦源（19），所述的钛宝石CPA前置放大器（12）依次由宽带再生放大器（20）、第一级多通放大器（21）和第二级多通放大器（22）组成，所述的CPRA放大器（13）由分束片（23）、拉曼频移器（24）、泵浦同步延时控制光路（25）和拉曼放大器（26）组成；所述的OPCPA终端放大器（14）依次由第一级OPCPA放大器（27）和第二级OPCPA放大器（28）组成，上述各元器件的位置关系如下：所述的脉冲展宽器（11）置于所述的钛宝石飞秒锁模脉冲振荡器（10）之后，该脉冲展宽器（11）将钛宝石飞秒锁模脉冲振荡器（10）输出的飞秒种子脉冲展宽为～3ns的啁啾脉冲，展宽后的啁啾脉冲依次经过所述的钛宝石CPA前置放大器（12）的宽带再生放大器（20）、第一级多通放大器（21）、第二级多通放大器（22）之后注入到所述的CPRA放大器（13），在CPRA放大器（13）中，啁啾脉冲经所述的分束片（23）分成透射束激光脉冲和反射束激光脉冲输出：能量较强的反射束激光脉冲经过泵浦同步延时控制光路（25）后，作为泵浦脉冲注入到所述的拉曼放大器（26）中，能量很弱的透射束激光脉冲首先进入所述的拉曼频移器（24）进行频率转换，以拉曼频移器（24） 输出的频移后的激光脉冲作为种子脉冲，注入到所述的拉曼放大器（26）中进行放大，由拉曼放大器（26）放大后输出的频移后的啁啾脉冲再依次经过第一级OPCPA放大器（27）和第二级OPCPA放大器（28）进行能量放大，然后经过真空扩束系统（15）的扩束和像传递之后，再经所述的真空压缩器（16）进行脉冲压缩，最终实现超高峰值功率的飞秒激光脉冲输出；所述的Nd:YAG泵浦激光器（17）对所述的宽带再生放大器（20）和第一级多通放大器（21）进行泵浦，所述的CPA放大器高能泵浦激光器（18）对第二级多通放大器（22）进行泵浦，所述的OPCPA终端放大器高能泵浦源（19）对所述的OPCPA终端放大器（14）的第一级OPCPA放大器（27）和第二级OPCPA放大器（28）进行泵浦。