基于Ti_sapphire振荡源的光参量啁啾脉冲放大器.pdf

第卷第期光子学报
3612Vol.36No.12
2007年12月ACTAPHOTONICASINICADecember2007

基于Ti∶sapphire振荡源的光参量啁啾脉冲放大器3

李晓莉1,2,石顺祥1,刘红军2,王红英2,赵卫2
(1西安电子科技大学技术物理学院,西安710071)
(2中国科学院西安光学机密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安710119)

摘要:以钛宝石飞秒振荡源作为种子源,在二级放大器中,采用种子光被同一束抽运光在有效非
线性系数最大的平面内放大两次的双通光参量放大结构,实现高增益光参量啁啾脉冲放大1实验
得到了3×107的总增益,信号光输出能量为3mJ,能量晃动小于3%rms,此时参量荧光仅占输出
总能量的1%1实验结果表明,采用这种放大系统,提高了信号光与抽运光在时域上的匹配,有效地
抑制了参量放大过程中参量荧光的产生,同时提高了系统的稳定性1
关键词:激光放大器;参量振荡器与放大器;超快激光;超快技术
中图分类号:TN248.1文献标识码:A文章编号:100424213(2007)122223124

0引言1实验装置

随着对超短超强激光脉冲需要的增长,近年来,光参量啁啾脉冲放大实验原理图如图1,种子
光参量啁啾脉冲放大系统(OpticalParametric源为自制的钛宝石飞秒振荡源,中心波长800nm,
ChirpedPulseAmplification,OPCPA)[1212]取得很脉宽55fs,谱宽28nm,重复频率80MHz1由于抽
大的进展.由于双通和多通光参量啁啾脉冲放运光是纳秒光,为了实现信号光与抽运光在时域上
大[13216]具有结构紧凑、增益高、转换效率高,且可以的匹配,信号首先在高展宽比欧浮纳型展宽器中展
有效地抑制参量放大过程中的参量荧光,所以近年宽为545ps,然后经过普克盒选单成为10Hz的光
来已成为人们研究的热点1尤其是Y.Stepanenko脉冲,准直(直径为2.5mm)后入射到第一级放大
采用一束抽运光四通放大信号光的实验研究,使信晶体中进行放大,放大后的信号光重新准直(直径为
号光在一块非线性晶体中被同一束抽运光放大四3mm)后再入射到第二级晶体进行第一通放大,从
次1在信号光被一束抽运光放大的多通光参量啁啾二级晶体出来的放大光被反射回晶体2再次被放大1
脉冲放大系统中,短的信号光每次被长抽运光的不信号光与抽运光在二级晶体中的两通放大的时域与
同部分放大,每一次放大过程中,信号光与抽运光所空域的分布如图21从图2(a)中可以看出,信号光

工作的平面都不在抽运光波矢和光轴所确定的平面与抽运光在T1时刻进行第一通放大,放大后的信

(此平面内,有效非线性系数最大),因此这种放大结号光通过反射镜M1～M3反射回二级晶体,与抽运

构的单通增益较低,多通放大结构需要改进1光在T2时刻进行二次放大1为了实现两次放大时

本文采用与传统双通光参量啁啾脉冲放大结构信号光与抽运光在时域上很好的匹配,从M1经

不同的双通光参量啁啾放大器,使信号光在一个非M2、M3反射回晶体的光程应该尽可能的小,也就是

线性晶体内被同一束抽运光在有效非线性系数最大T1时刻和T2时刻的间隔要尽量的小1从图2(b)
的平面内完全相位匹配的条件下放大两次1实验得中可以看出,两次放大的信号光和抽运光的两次相
到了3×107的双通总增益且当信号光输出总能量互作用均是在抽运光波矢与光轴所决定的有效非线
为3mJ时,信号光能量晃动小于3%rms,此时参量性系数最大的平面内,两次放大的信号光均包含在
荧光仅占输出总能量的1%1采用这种放大结构,比抽运光中,两次放大的信号光在水平位置上错开,但
传统的两级单通放大器结构简单,成本低1由于采波矢保持平行,在垂直方向也完全平行,这就保证了
用同一束抽运光放大,提高了信号光与泵浦光的时两次放大过程中,信号光与抽运光的非共线角以及
域匹配,有效地抑制了参量荧光的产生,也提高了转相位匹配角完全相同,两次放大都是工作在最佳放
换效率1大条件下1实验中使用的泵浦光和整个实验过程中
的时间控制与文献[9]中的相同1实验中晶体采用
3
国家自然科学基金(60408002,60678013,60537060和陕西BBO晶体,为了获得高的有效非线性系数,晶体切
自然科学基金(2004F02)资助
割角为23.86°,非共线角为晶体内2.38°,晶体外为
Tel:[phone]Email:[e-mail]
收稿日期:200709063.8°1晶体安装与文献[9]相同1
2232光子学报36卷

图1基于Ti∶sapphire飞秒振荡源的光非共线光参量啁啾脉冲放大系统实验原理图
Fig.1Experimentalsetupof