高效率1.4TW/25fs掺钛蓝宝石激光装置(极光Ⅰ号)

采用多通放大方案研制成功一台超强超短掺钛蓝宝石激光装置,整体系统以国产元件为主,占用空间不足3m2,在能量仅290mJ的倍频Nd∶YAG激光泵浦下,得到了单脉冲能量36mJ、脉宽25fs、对应峰值功率大于14TW的输出.     

飞秒激光脉冲的高效率放大研究

介绍了采用多通放大的飞秒脉冲掺钛蓝宝石激光放大系统,分析讨论了提高放大效率及缩短脉冲宽度的技术方法。在仅用能量２９０ｍＪ的倍频Ｎｄ：ＹＡＧ激光泵浦下,得到了输出峰值功率大于１．４ＴＷ、脉宽２５ｆｓ、重复频率１０Ｈｚ的超短超强激光脉冲。     

飞秒、太瓦级钛宝石激光系统

本文综述基于啁啾放大技术的飞秒ＴＷ级钛宝石激光系统的发展概况及最新进展,在详细分析其应用前景的基础上,进一步指出了这一技术的发展趋势。     

飞秒激光脉冲的高效率放大研究

介绍了采用多通放大的飞秒脉冲掺钛蓝宝石激光放大系统,分析讨论了提高放大效率及缩短脉冲宽度的技术方法。在仅用能量290mJ的倍频Nd:YAG激光泵浦下,得到了输出峰值功率大于1.4TW、脉宽25fs、重复频率10Hz的超短超强激光脉冲。     

飞秒激光脉冲的高效率放大研究

 介绍了采用多通放大的飞秒脉冲掺钛蓝宝石激光放大系统,分析讨论了提高放大效率及缩短脉冲宽度的技术方法。在仅用能量290mJ的倍频Nd:YAG激光泵浦下,得到了输出峰值功率大于1.4TW、脉宽25fs、重复频率10Hz的超短超强激光脉冲。     

钛宝石再生放大器实验研究

分析了啁啾脉冲在钛宝石再生放大器中的能量增益与泵浦光及信号光光束口径的关系。并用不同能量的调Ｑ倍频ＮｄＹＡＧ激光器的５３２ｎｍ光为泵浦光，测量了２ＴＷ钛宝石激光系统中钛宝石再生放大器在无注入信号脉冲时和有注入信号脉冲时的脉冲建立时间及相应的输出能量大小。再生放大器的增益为２×１０７。     

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).     

双向泵浦钛宝石脉冲激光的多通放大

 从基本理论出发，系统地计算分析了双向泵浦钛宝石激光放大器的增益特性，进而采用新的放大构型完成了啁啾脉冲八通放大实验，放大总增益近10⁶，输出脉冲能量达0.8mJ。     

TW级钛宝石飞秒激光放大装置中的同步控制

讨论了TW级飞秒激光放大装置中的同步时序系统原理,介绍了自行设计并建造的3套频率成分各异的TW级钛宝石飞秒激光放大装置,其中“极光Ⅱ” 和“Titan”为两级放大系统,前者预放大与主放大重复频率均为10 Hz,后者采用1 kHz的预放大和10 Hz的主放大,“极光Ⅲ”为多级放大系统,预放大重复频率为10 Hz,主放大分别为1 Hz和15 min输出一发。针对各个放大装置的不同特点和对同步精度的具体要求,自行设计并建造了不同的同步时序控制系统,实现了各个激光放大系统的有效运转,同步精度达到200 ps。     

TW级钛宝石飞秒激光放大装置中的同步控制

讨论了TW级飞秒激光放大装置中的同步时序系统原理,介绍了自行设计并建造的3套频率成分各异的TW级钛宝石飞秒激光放大装置,其中"极光Ⅱ"和"Titan"为两级放大系统,前者预放大与主放大重复频率均为10 Hz,后者采用1 kHz的预放大和10 Hz的主放大,"极光Ⅲ"为多级放大系统,预放大重复频率为10 Hz,主放大分别为1 Hz和15 min输出一发。针对各个放大装置的不同特点和对同步精度的具体要求,自行设计并建造了不同的同步时序控制系统,实现了各个激光放大系统的有效运转,同步精度达到200 ps。     

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     

多脉冲序列飞秒钛宝石激光的啁啾脉冲放大

在数太瓦钛宝石啁啾脉冲放大系统中（极光Ⅱ升级装置）,对多脉冲序列的放大过程进行了详细的实验研究,获得了多脉冲序列的放大输出.每一个放大脉冲串中包含有19个独立的飞秒单脉冲,其相邻间隔为14.8 ns,对应的重复频率为67.5 MHz.脉冲串的总能量约为122 mJ,各单脉冲能量从20 mJ指数衰减至0.5 mJ,脉宽约为60fs,对应的峰值功率约为10¹¹—10¹⁰W.这种脉冲序列在产生长寿命激光等离子体、激光微加工等方面有重要应用前景.     

Generation of 7-fs laser pulse directly from a compact Ti:sapphire laser with chirped mirrors

A compact femtosecond Ti:sapphire laser resonator consisting of three chirped mirrors and one output coupler was designed. By accurately balancing the intra- cavity dispersions between Ti:sapphire crystal, air and chirped mirrors, we directly generated the laser pulse shorter than 7 fs at the average power of 340 mW with 3.1 W pump. The repetition rate of the laser oscillator is 173 MHz at the centre wavelength of 791 nm, and the ultrabroaden spectrum covers from 600 nm to 1000 nm. To the best of our knowledge, this is the simplest laser resonator capable of generating sub-10 fs laser pulse.     

采用多通腔望远镜谐振腔结构的10MHz重复频率飞秒钛宝石激光器特性研究

通过在钛宝石激光腔内引入望远镜长腔系统增加腔长,实现了重复频率低到10?MHz的飞秒激光振荡,在5?W的抽运功率下获得了平均输出功率200?mW、单脉冲能量20?nJ的稳定输出. 在此基础上分析了腔内不同色散情况下的输出脉冲光谱和脉宽特性,结果表明在腔内存在一定负色散的情况下,锁模脉宽可接近转换极限,最短脉宽可达56?fs. 而在正色散的情况下,锁模输出的脉宽较宽,并且随着腔内正色散的增多,脉宽可到大于600?fs,锁模光谱也呈马鞍形. 关键词： 钛宝石激光器 飞秒脉冲 低重复频率 望远镜腔     

Generation of 10fs Ti:sapphire laser at repetition rate of 525MHz and measurement of carrier-envelope phase frequency

This paper presents a Kerr-lens mode-locked Ti:sapphire laser at the repetition rate of 525 MHz, stable laser pulse as short as 10 fs with average output power of 480 mW is obtained. By injecting the pulse into photonics crystal fibre, octave-spanning spectrum covered from 500 to 1050 nm is generated, carrier-envelope phase frequency with signal-to-noise ratio of 31dB is measured, which paves the way for the generation of a compact frequency comb.     

MW级峰值功率掺钛蓝宝石激光振荡器

在常规重复频率77 MHz掺钛蓝宝石飞秒激光器的基础上,通过腔内引入Herriott型多通望远镜系统增加总腔长及对腔内色散的深入分析和实验控制,实现了低重复频率、高脉冲能量飞秒激光振荡的稳定运行.在连续功率8.2 W的532 nm激光抽运下,得到了重复频率11 MHz、单脉冲能量达72.73 nJ、对应峰值功率MW量级的结果.相对80 MHz重复频率下6.25 nJ的单脉冲能量及150 kW的峰值功率,其输出能力提高了约一个量级. 关键词： 飞秒激光 掺钛蓝宝石激光器 低重复频率 MW     

Compact 120 TW Ti:sapphire laser system with a high gain final amplifier

A 120 TW/36 fs laser system based on Ti:sapphire chirped-pulse amplification (CPA) has been successfully established in our lab. The final four pass Ti:sapphire amplifier pumped by an energetic single-shot Nd:YAG—Nd:glass laser was designed and optimized. With 24 J/8 ns pump energy at 532 nm, 300 mJ/220 ps chirped pulse was amplified to 5.98 J in this amplifier, and a total saturated gain of 20 was achieved. The focused intensity of compressed beam could reach to 10²⁰ W/cm² with the M² of 2.0.     

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     

5 TW/40 fs级台式钛宝石激光系统研究

在TSA-25系统输出35 mJ,800 nm啁啾脉冲的基础上,建立了以钛宝石作为增益介质的二级啁啾脉冲放大(CPA)系统。使用0.6 J和1.6 J,532 nm,10 Hz Nd∶YAG激光抽运,输出脉冲能量达到500 mJ,经压缩脉冲宽度为41 fs,压缩器的能量转换效率为63%,峰值功率可达7.6 TW。通过对放大器系统的钛宝石晶体、抽运密度以及多通结构通道数的选择等实验,有效地提高了能量放大器的萃取效率。其主放大器能量萃取效率达到32%,整个系统占用尺寸不到10 m2。