飞秒激光脉冲的高质量放大研究

发布时间：2020-10-13 21:58

　　 飞秒激光脉冲放大是超快激光领域的最重要研究内容之一。随着啁啾脉冲放大技术方案的发明,超短脉冲激光的能量也不断提高,峰值功率超过拍瓦的超强激光已经在少数实验室实现。在飞秒激光放大过程中,如何保持好的光束质量以及高的时间对比度是必须要考虑的两个方面,因为在激光等离子体相互作用的物理实验中,需要高光束质量和高时间对比度的激光脉冲。因此研究短脉宽大能量的激光放大系统,以及如何提高激光脉冲的对比度和光束质量是非常有意义的。本文是围绕高能量飞秒激光放大中提高光束质量和对比度,展开了相关研究,取得的进展如下:1、放大后的飞秒激光脉冲的时间对比度包括两个方面:1)高阶色散的补偿,2)交叉偏振滤波技术(XPW)提高对比度。通过采用光线追迹原理对啁啾脉冲放大系统中的展宽器、光栅对压缩器的各阶次色散量进行了分析,并且考虑放大系统中所有材料色散,然后优化压缩器中光栅的入射角以及距离尽可能地消除高阶色散来获得最短的高对比度的压缩脉冲。在上述高阶色散补偿基础上,采用交叉偏振滤波技术再将对比度从10-6提高到10-9。由于在交叉偏振波净化脉冲的同时伴随着光谱的展宽,由啁啾镜可以将脉冲压缩至16.7fs。2、高光束质量的提高是基于大基模体积的高能量飞秒钛宝石激光再生放大器的基础上来实现的。我们设计了大基模体积的再生放大腔,在该腔中既可以支持大于10m J的放大激光输出,又保持较高的光束质量。在重复频率10Hz、泵浦能量60m J的激励下,得到了单脉冲能量17.4m J的种子脉冲放大结果,压缩后的脉冲宽度为40.6fs,能量为13.9m J。借助于此大基模体积再生腔,仅增加一级多通放大,实现了峰值功率达1.9TW飞秒激光脉冲输出。最终放大脉冲的光束质量好于1.5(M2),能量稳定性小于2.15%。
【学位单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TN24
【部分图文】：

啁啾脉冲放大原理示意图

光栅对压缩器示意图

图 2.2 正色散光栅对示意图图 2.2 所示，是 1987 年贝尔实验室马丁内兹提出的，把望远镜系统放置之间的正色散系统。经过飞秒种子光在这个 1:1 的成像系统中，由于长短波部分走过的光程少，导致对整个脉冲引入了正色散，在时域上展宽
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本文编号：2839750