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     

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).     

1064nm纳秒激光脉冲激发的外腔式PbWO4拉曼激光器

研究了外腔式PbWO4拉曼激光器在纳秒脉冲抽运下的输出特性。利用主动调Q的Nd:YAG激光器产生的脉冲宽度为31.4ns,最大输出能量为200mJ的1064nm激光作为抽运源。拉曼激光谐振腔采用的是平凹腔设计。测量了输出的拉曼光脉宽与抽运能量的关系,分析了输出的拉曼光脉冲波形图和光谱图,测量了输出的拉曼光脉冲能量与抽运能量的关系,计算了转换效率与抽运能量的关系。当注入抽运光能量达到42mJ时,得到了一阶斯托克斯光脉冲的最大能量和转换效率分别为10mJ和24%,获得外腔式PbWO4拉曼激光器的一阶斯托克斯光脉冲波长为1177.6nm,典型的一阶斯托克斯光脉冲脉宽为20ns。     

18mJ,100Hz飞秒钛宝石激光放大器

采用环形腔再生放大及四通放大的两级放大方案,在重复频率100Hz、单脉冲能量75.1mJ的倍频Nd:YAG激光抽运下,通过啁啾脉冲放大飞秒钛宝石激光,获得了单脉冲能量25.4mJ的放大输出,对应能量转换效率33.8%.经光栅压缩器补偿色散后的单脉冲能量为18.3mJ,脉冲宽度为37.8 fs,对应峰值功率0.48 TW.测量其脉冲能量稳定性为3.6%,光束质量M~2因子在X和Y方向上分别为1.8,1.6.     

钛宝石激光再生放大器的研究

最近,我们采用上海光机所生产的(5.2×5.5×10)mm 的钛宝石激光晶体作为再生放大器的激光介质,实现了钛宝石激光再生放大器的运转.获得了1.2mJ 的能量输出.再生放大器的泵浦源是调 Q 的倍频 Nd:YAG 激光器,它的输出光脉冲宽度小于10ns,脉冲重复频率为10Hz,实验中为避免损伤晶体,采用的泵浦能量为50mJ.种子脉冲来自于自锁模钛宝石激光器,种子脉冲首先经过光栅展宽后再注入到再生脉冲,然后进行放大.注入的种子脉冲能量为1nJ,再生腔为平凹腔,R 为4m,腔长为1.65m.再生放大器的实验结果如图所示.     

595 nm激光抽运双钨酸钇钠晶体激光特性研究

利用脉冲调Q染料激光对掺钕双钨酸钇钠晶体（Nd:NYW)的短波长吸收带（595nm)进行抽运，实现了1．064μm激光运转，在抽运能量24．2mJ时，获得的激光输出能量为1．08mJ,阈值抽运能量小于5mJ。     

无展宽器的高重复率钛宝石啁啾飞秒脉冲再生放大器的研究

通过优化放大腔结构参数和采用高光束质量的泵浦激光,依靠放大器腔内各个元件的色散展宽种子脉冲, 用钛宝石作为增益介质, 在低泵浦能量下, 实现了高光束质量,高稳定的中等能量的高重复率飞秒脉冲再生放大. 将钛宝石晶体离焦放置,有效的避免了光学损伤. 在1.1 mJ的绿光泵浦下, 获得了2 ps, 120 μJ, 重复频率为1 KHz, 光谱带宽7.8 nm的放大脉冲, 用石英棱镜对压缩可得到130 fs的激光脉冲.     

外腔式SrWO4拉曼激光器的输出特性研究

研究了外腔式SrWO4拉曼激光器在ns脉冲抽运下的输出特性。利用主动调Q的Nd∶YAG激光器产生的脉冲宽度为11.7 ns,输出能量为80 mJ的激光作为抽运源,拉曼激光谐振腔采用平平腔,实验采用4片对一阶斯托克斯脉冲和二阶斯托克斯脉冲不同反射率的输出耦合镜,测量了输出能量与抽运能量的关系,计算了转换效率与抽运能量的关系。当输出耦合镜对一阶斯托克斯脉冲的反射率为39.9%时,实验得到一阶斯托克斯脉冲的最大能量和转换效率分别为23.9 mJ和36.2%,当输出耦合镜对一阶斯托克斯脉冲和二阶斯托克斯脉冲的反射率分别为80.5%和12.4%时,得到二阶斯托克斯脉冲的最大输出能量和转换效率分别为16.4 mJ和25.4%,典型的一阶斯托克斯脉冲和二阶斯托克斯脉冲的脉冲宽度分别为6.1 ns和5.8 ns。     

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     

腔模可调的高平均功率飞秒激光再生放大器

介绍了一种腔模可调的高平均功率飞秒激光再生放大器.通过调节再生腔内模式大小补偿热透镜效应,从而获得高效率、高平均功率的激光放大.利用该再生放大结构,在1 kHz重复频率、20 W功率抽运下,获得了平均功率为6.5 W的放大光输出,压缩后的功率为4.8 W、脉冲宽度为35 fs.腔型计算和实验结果均表明该腔型结构能很好地用于高平均功率飞秒激光放大,是进一步进行后续放大的理想前端.     

高能量环形长腔再生放大啁啾脉冲激光的研究

介绍了一种新型的高能量环形长腔再生放大器, 通过对谐振腔的模式分布进行计算, 建立了腔长为12 m的环形腔再生放大器, 在150 mJ的抽运能量下, 得到了单脉冲能量为20 mJ的放大激光输出, 对应的转化效率为13.3%, 其输出激光的能量远远超过了常规的再生放大器输出激光的单脉冲量. 放大激光的输出光谱为30 nm, 可以支持<40 fs的傅里叶转换极限脉宽. 关键词： 环形腔 再生放大 高能量     

1 kHz-0.1 TW高效率钛宝石激光放大器

介绍了一种高重复频率掺钛蓝宝石飞秒激光多通高效率放大系统.在抽运功率为23 W，入射功率为660 mW时，获得7.2 W的放大输出，放大效率达30%.经压缩器压缩后，获得单脉冲能量4.5 mJ,脉冲宽度为 38 fs，重复频率为1 kHz，峰值功率大于0.1 TW的超短超强激光脉冲. 关键词： 飞秒脉冲 高重复频率 啁啾脉冲放大     

High-energy single longitudinal mode 1 ns all-solid-state 266 nm lasers

A single longitudinal mode (SLM) short pulse high energy all-solid-state ultraviolet laser is demonstrated in this paper. Through the use of a master oscillator power amplifier (MOPA) architecture, we have been able to provide high-energy outputs with the combination of short pulses, good beam quality and SLM typically produced by a 1064 nm Nd:YAG laser. The passively Q-switched SLM Nd:YAG laser in a twisted-mode cavity is operated as the seed source. After the seed is amplified by a double-pass pre-amplifier and a single-pass main-amplifier, the 100 μJ, 1064 nm, ∼1 ns seeding pulse was amplified up to 400 mJ energy in the total pulse train. Using a KTP crystal for second-harmonic generation and a CLBO for fourth-harmonic generation, we successfully obtained a short pulse, high energy ultraviolet laser of 266 nm, with the output energy of 108 mJ, pulse width 1 ns and M²<5. PACS 42.65.Ky; 42.72.Bj; 42.60.Da     

全固态kHz啁啾脉冲飞秒激光放大器

要建造大功率超强激光系统,必须将nJ量级的种子进行放大,以得到mJ量级以及更高能量的激光输出.为达到这个目的,必须使种子能量指数增加,再生腔放大器是实现这一目的的良好途径;同时,为了得到更稳定的激光输出,须采用高重复频率的泵浦源.为此,设计了一种kHz重复频率激光泵浦的再生放大器,使用15 mJ的527 nm的绿光泵浦,得到了约2.3 mJ的800 nm放大激光输出,同时,对其输出激光的光谱特性进行了测量,将带宽为40 nm的种子注入后,得到了光谱带宽约为30 nm激光输出.     

100 TW级超短超强钛宝石激光装置

 介绍了基于啁啾脉冲放大（CPA）技术的100 TW级钛宝石激光装置SILEX-I。SILEX-I装置主要包括飞秒振荡器、Offner展宽器、多级放大器、以及对应的脉冲压缩器和靶室等。该装置可以输出5,30,100 TW级3个功率段,并分别配套相应的靶室系统,可以满足多种物理实验的需求。目前该装置的末级输出峰值功率达到286 TW,脉宽29.8 fs,靶面聚焦功率密度达到3.36×1020 W/cm²。     

Sub-picosecond pulses at 100 W average power from a Yb:YLF chirped-pulse amplification system

We present a high-repetition-frequency, diode-pumped, and chirped-pulse amplification system operating at 106 W average output power with excellent beam quality (M(2)=1.3), based on cryogenically cooled Yb:YLF. 1 nJ seed pulses, derived from a mode-locked Ti:sapphire laser, are first amplified to 1 mJ pulse energy at 10 kHz repetition frequency in a regenerative amplifier. The second-stage, multipass amplifier increases the pulse energy to 10.6 mJ, resulting in a spectral width of 2.2 nm. The pulses are compressed to 865 fs in duration, which is 1.26 times the transform limit.     

All-fiber laser seeded femtosecond Yb:KGW solid state regenerative amplifier

A high efficiency compact Yb:KGW regenerative amplifier using an all-fiber laser seed source was comprehensively studied. With thermal lensing effect compensated by the cavity design, the compressed pulses with energy of 1 m J at 1 k Hz and 0.4 m J at 10 k Hz in sub-400-fs pulse duration using chirped fiber Bragg grating(CFBG) stretcher were demonstrated.A modified Frantz–Nodvik equation was developed to emulate the dynamic behavior of the regenerative amplifier. The simulation results were in good agreement with the experiment. Numerical simulations and experimental results show that the scheme can be scalable to higher energy of multi-m J, sub-300 fs pulses.     

高重复频率飞秒掺镱光纤放大器

 数值分析了掺镱单模光纤放大器的最佳增益光纤长度，并在实验上对掺镱单模光纤放大器和光栅对压缩器进行了研究。以最大平均输出功率为7 mW、重复频率为25.4 MHz、脉宽为56 ps的被动锁模环形腔掺镱光纤激光器作为种子脉冲，用250 mW的976 nm单模半导体激光器分别泵浦3种不同长度的掺镱单模光纤，对种子光进行放大，并用光栅对压缩器对放大后的脉冲在不同光栅距离上进行了压缩实验研究。当掺镱单模光纤长度为1.2 m时得到了较好的放大效果，种子脉冲被放大到140 mW，相应的增益为13 dB，放大后的单脉冲能量为5.5 nJ。在光栅距离为14.1 cm时获得了最短440 fs的脉冲，压缩后的功率为43 mW，相应的峰值功率为3.8 kW。