用于飞秒脉冲放大器的马丁内兹展宽器与欧浮纳展宽器性能比较

用解析法针对多通和再生两种放大器，分别研究啁啾脉冲放大技术中马丁内兹展宽器和欧浮纳展宽器的特性和适用范围.我们认为在多通放大器和再生放大器中，马丁内兹展宽器均可以很好地补偿色散；如果使用再生放大器时需要将脉冲宽度展得更宽，可采用紧凑型欧浮纳展宽器. 关键词： 啁啾脉冲放大技术 马丁内兹展宽器 欧浮纳展宽器     

八通式单光栅展宽器的特性研究

本文通过对八通式单光栅展宽器的分析,理论上计算了在啁啾脉冲放大过程中,初始入射的无啁啾超短脉冲相继两次通过展宽器时每次所能获得的展宽倍数,最终得出它第二次的展宽倍数仅约为2,总的展宽倍数是第一次展宽倍数的2倍.     

啁啾脉冲放大系统中光栅展宽器的性能与实验研究

论述了啁啾脉冲放大技术中运用单光栅展宽器结构将少光脉冲在时域进行啁啾展宽的原理及特性，导出了该展宽器所提供色散量的具体表达式及其展宽后激光脉冲宽度的计算，然后通过数值计算分析了其展宽因子及展宽比随各参量的之间的变化关系；本文在此基础上进一步获得了实验的测量结果。     

飞秒激光啁啾脉冲放大中脉冲展宽技术研究

计算了啁啾脉冲放大技术中光栅展宽器对钛宝石飞秒脉冲的时域展宽量,并从实验中进行了观测.计算了放大器腔内元件的群色散量,进而提出了省略腔外展宽器的可能性.     

(O)ffner展宽器曲面镜误差对输出脉冲对比度的影响

在(O)ffner展宽器的设计研究中,对曲面镜曲率半径的误差研究非常重要,它直接影响输出脉冲的质量.因此有必要分析(O)ffner展宽器中曲面镜曲率半径的误差对输出脉冲对比度的影响.参考(O)ffner展宽器的光线追迹模型,建立了(O)ffner展宽器中曲面镜曲率半径存在误差时的光线追迹模型;根据建立的模型.详细分析了曲面镜曲率半径的误差对输出脉冲质量的影响;发现在目前曲面镜曲率半径的加上误差在0.2%～0.5%的情况下,完全可以满足神光Ⅱ拍瓦激光装置中对展宽器的要求;同时发现如果曲面镜曲率半径存在误差时,应该尽量使两曲面镜之间的距离保持为凹面反射镜曲率半径的一半,而不是使两曲面镜保持同心.     

啁啾脉冲放大系统展宽压缩器各阶色散分析

 通过在光程差中增加相位校正项,重新推导了更为完善的压缩器各阶色散解析式。并对压缩器的各阶色散作了光线追迹的模拟计算,得到与解析式完全一致的计算结果,从而验证了解析式的正确性。基于解析式和光线追迹的方法,更加系统完善地对比较常用的Offner展宽器的各阶色散进行了研究,分析了入射角、光栅与凹面镜距离对其各阶色散及剩余各阶色散的影响。同时,还对非匹配的展宽压缩系统的剩余色散的影响因素进行了讨论。     

基于Herriott型多通结构的块材料展宽与棱栅对色散补偿的啁啾脉冲放大

本文报道了基于块材料展宽与棱栅对压缩的飞秒啁啾脉冲放大(chirped-pulse amplification,CPA)系统.展宽器采用基于Herriott型多通结构的块材料作为色散元件,压缩器采用透射光栅与色散棱镜组合的棱栅对,由于它可以同时提供负的二阶和三阶色散,通过优化光栅刻线与棱镜顶角,可以实现对放大器中材料的三阶色散完全补偿,获得更窄的压缩脉冲.实验中,将展宽后的脉冲注入到环形再生腔中进行放大,放大后的脉冲由棱栅对压缩到39.6 fs,非常接近傅里叶变换极限的35.2 fs.由于采用块材料展宽器和棱栅对压缩器,整个放大系统非常紧凑,可作为后续放大以及超快现象研究的可靠光源.     

ffner展宽器高倍率展宽脉冲的理论与实验研究

在理论上分析了 ffner展宽器的色散特性 ,给出了展宽脉冲随 ffner展宽器系统参数变化的关系 .据此在实验上建立了一台 ffner飞秒展宽器系统 ,将 19fs的种子脉冲无色差展宽至 6 0 5ps ,测量结果与理论计算一致 .     

啁啾脉冲放大中的脉宽限制

给出脉冲展宽／压缩比与线性啁啾量之间的关系式，然后通过对放大过程中脉冲宽度和啁啾量变化情况的分析，得到了啁啾脉冲放大后最窄脉冲宽度的解析表达式，与实际报道的实验的比较表明该理论是简明而极其有效的。     

马丁内兹型啁啾脉冲放大系统高阶色散的混合补偿

采用光线追迹法对含有马丁内兹型展宽器的CPA系统的各阶色散进行了系统的理论研究，提出了引入适当负三阶色散量以补偿五阶色散的总体色散的混合补偿方法.该方法能够获得比采用仅补偿二、三阶色散的逐阶色散补偿法更接近傅里叶变换极限的超短脉冲. 关键词： 啁啾脉冲放大 马丁内兹型展宽器 色散补偿     

Analysis of the adjustment precision of the stretcher in the petawatt laser facility

Effects of stretcher adjustment aberration on the residual dispersions of the laser system is analyzed making use of the ray tracing method. It is shown that the adjustment aberrations affect the pulse contrast and we must select an appropriate adjustment precision for the stretcher in the petawatt laser system. And as an example, a proper adjustment precision of the pulse stretcher is also proposed for the SHENGUANG (SG) II laser facility.     

用于OPCPA展宽器的原理和优化设计

给出了一种ffner型展宽器的原理和设计,在光线追迹法的基础上用Matlab辅助程序进行了数值模拟计算,得到了影响展宽器性能参数的直观图形,并对这些参数如何影响展宽器的性能进行了分析讨论,最后给出了用于OPCPA展宽器的最优化设计参数.结果表明这种展宽器能将15 fs的脉冲展宽到900 ps.     

增益饱和在啁啾脉冲放大中的影响

研究了增益饱和在啁啾脉冲放大中的影响，发现由于增益饱和在存在，压缩后脉冲的信噪比会下降，而且展宽器附加的色散也会降低输出的信噪比，这种降低对应着一定的光谱畸变。通过对展宽／压缩器作用的分析，提示了啁啾脉冲放大中光谱与光强的内在联系，提出利用非共振放大来修正光谱畸变提高放大压缩后的信噪比。     

啁啾脉冲放大系统空间特性的优化分析

采用Franz-Nodvik模型,通过模拟计算,系统地分析了啁啾脉冲放大(CPA)过程中抽运光和信号光能量密度以及晶体参量对放大器输出能量和转换效率的影响。将理论模拟与实验结果进行比较,证明了理论分析的有效性。计算结果表明:在啁啾脉冲放大系统中,存在一个抽运光最佳能量密度。合理选择抽运光的能量密度可以有效提高系统的能量转换效率和稳定性,而且还可以大大降低系统对注入信号光能量的要求以及由于信号光能量抖动所造成的输出不稳定性。     

高功率钕玻璃啁啾脉冲放大系统光谱整形

增益窄化效应限制了啁啾脉冲放大系统输出的最短脉冲宽度,需要对注入放大系统的种子啁啾脉冲进行光谱整形,以保证放大后的啁啾脉冲光具有足够的带宽并满足特定的光谱分布.理论上假定放大后啁啾脉冲的光谱分布为高斯分布或超高斯分布,对"百焦耳级钕玻璃啁啾脉冲放大系统"进行逆运算.研究发现,所需种子啁啾光的能量、带宽以及压缩后脉冲的信噪比都与该分布密切相关.通过光谱整形,使放大后的啁啾脉冲光的光谱分布为二阶超高斯分布.能够获得小于400 fs高信噪比的超短脉冲输出,此时所需种子啁啾脉冲能量仅为33μJ,带宽14 nm,在装置前级注入能力的范围之内.为百焦耳装置光谱整形实验的开展提供了理论指导.     

基于光折变效应提升啁啾脉冲信噪比的光谱扫描滤波法

基于光谱扫描滤波原理,提出了一种利用光折变效应来提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法,并进行了理论分析。针对内置光折变晶体的Fabry-Perot (F-P)标准具光谱扫描滤波装置,定量分析了其透射谱特性,详细讨论了Fabry-Perot(F-P)标准具两平板的反射率、透射谱窗口带宽、外加场的控制参数以及信号光啁啾率变化等对啁啾脉冲信噪比的提升及其滤波透射率的影响。结果表明,F-P两平板的反射率越高,则透射谱越尖锐,透射窗口越窄,滤波效果也就越好。为了得到有效的信噪比提升,一般要求其反射率大于0.99;外加场的控制和信号光啁啾率的变化对扫描滤波的影响较大,在实际工作中,应尽量保证外加场和啁啾率的精确控制,以确保信号光和滤波函数的同步匹配。针对中心波长800 nm的啁啾信号脉冲,采用提出的光谱扫描滤波方法,对放大自发辐射(ASE)的随机噪声与预脉冲进行滤波,可得到近3个量级的信噪比提升效果。     

Temporal contrast improvement in chirped pulse amplification systems by a four-grating compressor and by spectral modifications

The quest for higher peak focused intensities and better temporal contrast drives one to improve the design of all possible stages of the chirped pulse amplification (CPA) system. In this paper, we have analyzed the role of dispersion and spectral profile on the temporal shape and contrast ratio of the output pulse of a CPA system. The simulations indicate that an initial sech² or a Gaussian pulse in the CPA system is best for a good contrast ratio. Incorporating a four-grating based pulse compressor in the CPA system improves the contrast as well as provides the flexibility to compensate the dispersion upto the fourth order. The simulations also detail the effect of spectral profile tailoring on the contrast ratio and peak power.     

Study of Direct Amplification of Ultrashort Light Pulses in a Laser Amplifier with a View to Obtaining High Radiation Contrast

An amplification scheme for ultrashort laser pulses of high radiation contrast was used to perform experiments on ablation pressure symmetrization using a prepulse upon acceleration of thin foils. It is shown that the spontaneous radiation of the regenerative amplifier restricts the energy contrast in the amplification of chirped pulses at a level of 10^-4–10^-3. The possibility of direct amplification of a short pulse with a view to increasing the energy contrast ratio was considered. Experiments were performed on the PICO laser facility to demonstrate that a 10-ps pulse amplification achieved an intensity 100 GW/cm², a gain factor of 1.2, and an inversion dumping factor >30%.