超连续谱注入光参量放大的宽带1053nm飞秒脉冲产生技术

光参量放大技术在理论上既可以支持窄脉宽、也可以支持大能量输出，并且可以获得非常好的光束质量和非常高的信噪比，峰值功率可以大于10PW，是非常理想的强场物理和天体物理的实验研究平台，但由于其在时间同步、能量转换效率、增益稳定性方面的限制，它的实际输出功率非常有限。文中在100Tw钛宝石激光装置研究的基础上，结合快质子实验平台的研制要求和对光参量放大及产生技术、光参量放大增益稳定性技术已有的研究，有特色的提出了以800nm的飞秒脉冲作为泵浦光，利用光参量产生和光参量放大技术直接获得大能量的l053nm种子光。     

BBO，LBO，KDP晶体光参量啁啾脉冲放大特性的比较研究

 对BBO，LBO，KDP晶体I类非共线匹配下的光参量啁啾脉冲放大的相位匹配、参量范围、增益特性等进行了理论分析，重点对BBO和LBO的光参量啁啾脉冲放大特性进行了比较。结果表明对于以光参量啁啾脉冲放大系统代替800nm中心波长的Ti:sappire再生放大系统，用BBO晶体可获得更宽的增益带宽，而对1 053nm中心波长的种子光用LBO晶体更好。     

掺镱光纤放大器的啁啾脉冲失谐放大特性

 研究了掺镱光纤放大器对中心频率为1 053nm的啁啾脉冲放大特性，发现针对高斯或超高斯脉冲，采用合适的带宽及入射光强能够使增益饱和和失谐放大相互消弱，从而得到一个良好的放大脉冲形状。计算了掺镱光纤放大器失谐放大带来的相位调制，发现对压缩质量影响较小。     

神光-Ⅱ装置三倍频实验中靶场单元技术的改进

 主要介绍为了满足神光-Ⅱ高功率激光装置三倍频光（351nm，3ω）的物理实验要求，靶场三倍频模拟光源和瞄准监视系统两个主要单元技术的改进，即三倍频模拟光源由基频光（1 053nm，3ω）通过腔外的KTP+BBO晶体倍频获得，再经八路分光系统和主激光耦合；瞄准监视系统由透射式光学系统改进为反射式光学系统，避免原系统存在较大的色差，提高瞄准精度。     

与794nm飞秒激光精确同步的无直流背底的1064nm脉冲光的产生

基于非共线光参量放大(NOPA)，以宽带794nm飞秒激光的倍频光为抽运光，以连续的He-Ne激光为信号光，产生了与宽带794nm飞秒激光精确同步的无直流背底的1064nm的脉冲光.实验结果显示该1064nm的光脉冲可作为光参量啁啾脉冲放大系统的抽运激光链的种子光，从而实现用全光学方法实现OPCPA系统抽运光和信号光的精确同步.还将非共线光参量放大器置于经特殊设计的He-Ne激光腔内，也同样成功得到了无直流背底的1064nm的光脉冲.经一次光参量放大后所得到的1064nm光的光谱和空间啁啾特性与非共线光参量放大器置于He-Ne激光腔外时得到的1064nm的光脉冲相同，而其单脉冲能量约为腔外NOPA的10倍. 关键词： 非线性光参量放大 光参量啁啾脉冲放大 时间同步     

激光偏振参量对光场感生电离电子碰撞机制等离子体电离参量的影响

以基于光场感生电离电子碰撞机制的类钯氙系统为例，计算并讨论了不同抽运激光偏振对等离子体的电离速率、阈值激光强度、电子在激光场中的剩余能量、各电荷态相对集居数、初始电子能量分布等电离参量的影响，计算结果表明，在相同的激光功率密度下，激光偏振对类钯氙41.8nm4d^95d^1S0-4d^95p^1P1跃迁的X射线激光放大影响很大，圆偏振激光抽运更有利于类钯氙41.8nm4d^95d^1S0-4d^95p^1P1跃迁的X射线激光放大的实现。     

级联掺Yb增益光纤提高拍频信号信噪比的实验研究

飞秒光学频率梳的出现使对未知激光的绝对频率测量成为可能,极大地简化了激光绝对频率的量值溯源和比对工作.为了保证测量数值的准确性,飞秒光学频率梳与未知激光的拍频信号fb的信噪比要求大于30 d B.针对碘稳频532 nm激光绝对频率测量的特定需求,以532 nm激光的基频光1064 nm激光的绝对频率测量为着眼点,本文采用303 MHz重复频率的掺Er光纤光学频率梳,首先通过激光放大和光谱展宽技术使光谱覆盖到1μm波段,然后采用级联掺Yb增益光纤技术,将扩谱后1μm波段的激光功率进行放大,提高了掺Er光纤光学频率梳扩谱后1μm波长附近的激光强度.采用碘稳频532 nm激光的基频光作为待测光源与飞秒光学频率梳进行拍频.实验表明,与未经过光谱增强的激光相比,光谱增强后的激光与1064 nm激光拍频信号的信噪比提高了5 d B,保持在35 d B附近.该技术有效地缓解了采用掺Er光纤光梳测量1064 nm激光绝对频率时对直接扩谱所获得的1μm波长激光的强度要求.     

二极管泵浦无机液体激光器出光实验研究

 为探索新的高能激光体系，搭建了二极管泵浦的液体激光器。采用激光二极管作为泵浦光源，单侧泵浦掺钕离子的无机激光液体，进行了出光实验。通过测量输出光束的近场分布、脉冲波形和光谱，证实实现了激光输出，输出激光的波长为1 053 nm。输出的单脉冲激光能量达到47 mJ，光-光转换效率达到14%。其光-光转换效率高出闪光灯泵浦液体条件下2个数量级，说明该激光体系具有向高能激光体系发展的前景。     

瓦级激光二极管端面抽运351nm紫外激光器

研制了输出功率达瓦级的351 nm准连续紫外激光器。激光器采用激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YLF晶体和声光调Q技术,实现了1 053 nm准连续基波振荡。在结构简单的V型腔中,两块Li B3O5(LBO)晶体对基频光进行二倍频和三倍频,获得了高功率351 nm准连续紫外激光输出。在LD抽运功率为14 W、声光调Q激光器的调制频率为1 k Hz的工作条件下,得到351 nm紫外激光平均输出功率为1.12 W、脉冲宽度为34 ns、单脉冲能量为1.12 m J、峰值功率达32.94 k W。LD抽运光到351 nm紫外激光的光-光转换效率达到8%,电光效率为3.4%,光束质量良好。     

243 nm稳频窄线宽半导体激光器

243 nm是氢原子1S-2S能级跃迁光谱波长. 本文利用Pound-Drever-Hall稳频技术将972 nm光栅反馈外腔半导体激光稳定在一个高精细度低膨胀系数的超稳法布里-珀罗腔上, 通过锥形放大器放大和腔内两次共振增强倍频得到243 nm激光, 最终实现用于探测氢原子1S-2S双光子跃迁的243 nm窄线宽激光.     

输出能量4mJ的1kHz飞秒掺钛蓝宝石激光再生放大研究

针对高能量千赫兹重复频率飞秒激光的应用需求,设计了一套采用线性再生腔结构的高效率飞秒钛宝石激光啁啾脉冲放大系统.通过优化腔型设计,在重复频率为1 kHz、单脉冲能量为20 mJ的527 nm激光抽运下,将展宽后的800 nm啁啾脉冲激光的能量放大到5.8 mJ,对应斜效率达到30.7%.进一步通过色散补偿压缩脉冲宽度,获得了单脉冲能量为4 mJ、脉冲宽度为45.7 fs的输出,稳定性测量表明激光的能量抖动仅为0.18%(均方根值).     

用于宽带啁啾脉冲光参量放大系统精确同步的新方法

基于非共线光参量放大,以波长800 nm飞秒激光的倍频光为抽运光,以激光二极管640 nm连续波激光为信号光,产生了与800 nm飞秒激光精确同步的无直流本底的1064 nm脉冲光。实验结果显示该1064 nm的光脉冲在脉冲能量和空间光束质量上均可作为1064 nm波长脉冲放大器的种子光。仅通过一级简单紧凑的非共线参量放大就可实现光周期量级的光参量啁啾脉冲放大系统的抽运激光和种子光的精确同步。     

堆积脉冲光参量啁啾脉冲放大器

以自启动被动锁模掺镱光纤堆积脉冲激光器为种子源,采用非共线相位匹配的方法,进行了光参量啁啾脉冲放大器的实验研究,得到了两级放大总增益为1.1×107,单脉冲能量为11 mJ,能量稳定性小于2％ rms,8 nm的放大谱宽.实验结果表明,采用这种结构的光参量啁啾脉冲放大器,放大增益高,系统稳定、结构紧凑、便于调节,同时通过调节种子源中的堆积器,可以得到不同宽度的放大信号脉冲.     

Multi-millijoule, nonlinear preamplifier for high intensity femtosecond Yb:YAG chirped-pulse amplification lasers at 1030 nm

We report the highest energy broadband laser pulses at a center wavelength of 1030 nm based on optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA). We have demonstrated amplification of 1030 nm femtosecond laser pulses from a broadband Yb oscillator to over 6.5 mJ with a total gain of greater than 10⁷ achieved in a single pass through only 56 mm of gain material at a 10 Hz repetition rate. The amplified spectral bandwidth of 10.8 nm affords recompression to a 230 fs pulse duration following amplification. As an alternative to the regenerative amplifier (RA) this system is one of the more promising candidates for realizing compact, high intensity, direct diode-pumped, high repetition rate femtosecond Yb:YAG chirped-pulse amplification (CPA) in laser systems.     

可用于超精细加工的高重复率、高光束质量飞秒再生放大脉冲的产生研究

通过飞秒放大增益饱和理论及飞秒脉冲展宽的理论计算与分析，指出在优化放大腔结构参数及改变抽运光能量情况下，可以在省略展宽器基础上实现中等能量的飞秒脉冲再生放大.以此为依据，采用低抽运能量和放大腔中钛宝石晶体离焦技术，成功地进行了无展宽器的高重复率飞秒钛宝石再生放大及压缩技术的实验研究，并获得了高光束质量的飞秒放大光脉冲，放大光脉冲能量大于100μJ，重复频率为1kHz，光谱带宽7.7nm，压缩后脉宽500fs. 关键词： 飞秒光脉冲 再生放大 光束质量 增益饱和     

飞秒BBO光参量放大中闲频光二次谐波的产生

由于相位匹配条件和非线性晶体透光范围的限制，400nm蓝光抽运的飞秒β-BaB₂O₄（BBO）光参量放大（OPA）输出的参量光调谐范围有限，很难得到波长小于460nm的蓝光和近紫外光.实验采用1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大器的倍频蓝光作抽运光，超连续白光 作种子光，在Ⅰ类非共线相位匹配条件下，利用宽带的飞秒BBO OPA，在一定的实验参数下 获得了530—810nm放大的信号光，以及810nm—17μm波段范围的闲频光.与此同时 ，还获得了410—700nm连续可调的闲频光的二次谐波，其与闲频光层叠分布，单脉冲能量 为26μJ，转换效率大于5%.仅利用单块晶体的飞秒BBO OPA就可以获得410—810nm连 续可调的飞秒脉冲输出，从而为更多研究和应用的需要提供了重要的光源.对飞秒光参量放 大中闲频光二次谐波产生的条件也进行了理论分析. 关键词： 二次谐波 闲频光 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

采用环形再生腔结构的飞秒激光啁啾脉冲放大研究

采用环形再生腔结构的啁啾脉冲放大技术方案, 在重复频率100 Hz,单脉冲能量33.1 mJ的532 nm激光抽运下, 从钛宝石激光中获得了单脉冲能量9.84 mJ的放大输出, 对应的斜效率达33.1%.在重复频率10 Hz的情况下, 同样获得了单脉冲能量为9.64 mJ, 对应斜效率达36.8%的高效率放大结果. 通过色散补偿压缩该啁啾激光脉冲后的单脉冲能量为6.36 mJ, 脉冲宽度为59.7 fs. 测量结果表明典型的能量不稳定度为1.85%. 关键词： 啁啾脉冲放大 再生放大 飞秒激光 环形腔     

Efficient noncollinear parametric amplification of weak femtosecond pulses in the visible and near-infrared spectral range

We report measurement of efficient amplification of weak femtosecond supercontinuum seed pulses by use of a noncollinear optical parametric process in BBO crystal pumped with 150-fs pulses from a frequency-doubled regenerative-amplified Ti:sapphire laser at 390nm . The highest amplification factor, 10(8) , was achieved for 3x10(-16)J energy seed pulses at wavelength of 560nm.     

采用飞秒光纤激光同步泵浦的自启动锁模钛宝石激光研究

针对常规连续激光泵浦钛宝石激光振荡器不能自启动锁模的缺点,采用倍频飞秒光纤激光同步泵浦,通过调节振荡器腔长与泵浦腔长匹配,实现了飞秒钛宝石激光的自启动锁模。实验中采用3.4 W的倍频掺镱光纤激光同步泵浦钛宝石激光振荡器,获得了平均功率大于130 mW、重复频率75 MHz、光谱宽度大于47 nm、脉冲宽度17 fs的锁模脉冲输出,不仅能够稳定可靠地实现自启动锁模,解决了常规钛宝石激光振荡器锁模启动的困难,而且还具有同步输出1040,800,520 nm三束飞秒激光的特点,为进一步开展飞秒激光相干合成以及光参量放大等研究提供了优势基础。