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基于大基模体积的10 mJ飞秒钛宝石激光再生放大器

杨帅帅 滕浩 何鹏 黄杭东 王兆华 董全力 魏志义

基于大基模体积的10 mJ飞秒钛宝石激光再生放大器

杨帅帅, 滕浩, 何鹏, 黄杭东, 王兆华, 董全力, 魏志义
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  • 文章报导了基于大基模体积的高能量飞秒钛宝石激光再生放大器的设计与实验研究,在重复频率10 Hz、抽运能量60 mJ的激励下,得到了单脉冲能量17.4 mJ的种子脉冲放大结果,压缩后的脉冲宽度为40.6 fs,能量为13.9 mJ.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1.9 TW飞秒激光脉冲输出.结果表明,大模体积再生放大不仅降低了后续放大对抽运能量的要求,也可以单独压缩实现再生腔直接输出10 mJ量级的飞秒激光脉冲,是大能量高峰值功率飞秒激光系统的优质前端.
    [1]

    Spence D E, Kean P N, Sibbett W 1991 Opt. Lett. 16 42

    [2]

    Strickland D, Mourou G 1985 Opt. Commun. 55 219

    [3]

    Wang Z H, Liu C, Shen Z W, Zhang Q, Teng H, Wei Z Y 2011 Opt. Lett. 36 3194

    [4]

    Yu T J, Lee S K, Sung J H, Yoon J W, Jeong T M, Lee J 2012 Opt. Express 20 10807

    [5]

    Chu Y X, Gan Z B, Liang X Y, Yu L H, Lu X M, Wang C, Wang X L, Xu L, Lu H H, Yin D J, Leng Y X, Li R X, Xu Z Z 2015 Opt. Lett. 40 5011

    [6]

    Frantz L M, Nodvik J S 1963 J. Appl. Phys. 34 2346

    [7]

    Lowdermilk W H, Murray J E 1980 J. Appl. Phys. 51 2436

    [8]

    Koechner W 2005 Solid-State Laser Engineering (6th Ed. ) (Berlin: Springer) p156

    [9]

    Yanovsky V, Kalinchenko G., Reed S, Rousseau P, Chvykov V 2007 Acta Horticulturae 18 193

    [10]

    Liebetrau H, Hornung M, Keppler S, Hellwing M, Kessler A, Schorcht F 2016 Opt. Lett. 41 3006

    [11]

    Takeuchi S, Kobayashi T 1994 Opt. Commun. 109 518

    [12]

    Nabekawa Y, Kuramoto Y, Togashi T, Sekikawa T, Watanabe S 1998 Opt. Lett. 23 1384

    [13]

    Zhang J, Suzuki M, Baba M, Wei Z, Wang Z, Wang P, Zhang J, Zheng J, Kuroda H 2007 Appl. Opt. 46 2498

    [14]

    Chen S, Chen S, Chini M, Wang H, Yun C, Mashiko H, Wu Y, Chang Z 2009 Appl. Opt. 48 5692

    [15]

    Takada H, Torizuka K 2006 IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 12 201

    [16]

    Amani E A, Nabekawa Y, Ishikawa K L, Takahashi H, Midorikawa K 2008 Opt. Express 16 13431

    [17]

    Shen Z W, Wang Z H, Fan H T, Qin S, Teng H, He P, Wei Z Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 104211 (in Chinese) [沈忠伟, 王兆华, 范海涛, 秦爽, 滕浩, 何鹏, 魏志义 2014 物理学报 63 104211]

    [18]

    He P, Teng H, Zhang N H, Liu Y Y, Wang Z H, Wei Z Y 2016 Acta Phys. Sin. 65 244201 (in Chinese) [何鹏, 滕浩, 张宁华, 刘阳阳, 王兆华, 魏志义 2016 物理学报 65 244201]

    [19]

    Matras G, Huot N, Baubeau E, Audouard E 2007 Opt. Express 15 7528

    [20]

    Xu Z, Yang X, Vlgroux L, Saviot F, Zhou J, Zhang Z, Wang Y, Zhang W 2000 Science China Mathematics 43 533

    [21]

    Leng Y X, Lin L H, Xu Z Z 2002 Acta Optica Sinica 22 170 (in Chinese) [冷雨欣, 林礼煌, 徐至展 2002 光学学报 22 170]

    [22]

    Itatani J, Faure J, Nantel M, Mourou G, Watanabe S 1998 Opt. Commun. 148 70

    [23]

    Barty C P, Guo T, Le B C, Raksi F, Rose-Petruck C, Squier J, Wilson K R, Yakovlev V V, Yamakawa K 1996 Opt. Lett. 21 668

    [24]

    Tokita S, Kobayashi T 2008 Opt. Express 16 14875

    [25]

    Kiriyama H, Inoue N, Akahane Y, Yamakawa K 2006 Opt. Express 14 438

    [26]

    Li C, Lu X M, Wang C, Leng Y X, Liang X Y, Li R X, Xu Z Z 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1276

    [27]

    Huang X J, Peng H S, Wei X F, Wang X D, Zeng X M, Zhou K N, Guo Y, Liu L Q, Wang X, Zhu Q H, Lin D H, Tang X D, Zhang X M, Chu X L, Wang Q Y 2005 High Power Laser and Particle Beams 17 1685 (in Chinese) [黄小军, 彭翰生, 魏晓峰, 王晓东, 曾小明, 周凯南, 郭仪, 刘兰琴, 王逍, 朱启华, 林东晖, 唐晓东, 张小民, 楚晓亮, 王清月 2005 强激光与粒子束 17 1685]

    [28]

    Nabekawa Y, Eilanlou A A, Furukawa Y, Ishikawa K L, Takahashi H, Midorikawa K 2010 Appl. Phys. B 101 523

    [29]

    Zhang W, Teng H, Wang Z H, Shen Z W, Liu C, Wei Z Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 104211 (in Chinese) [张伟, 滕浩, 王兆华, 沈忠伟, 刘成, 魏志义 2013 物理学报 62 104211]

    [30]

    Ohmae G, Yagi T 2000 Proceedings of SPIE—The International Society for Optical Engineering Osaka, Japan, November 01, 1999 3886 407

    [31]

    Liu C, Wang Z H, Shen Z W, Zhang W, Teng H, Wei Z Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 094209 (in Chinese) [刘成, 王兆华, 沈忠伟, 张伟, 滕浩, 魏志义 2013 物理学报 62 094209]

    [32]

    Yamakawa K, Barty C P 2003 Opt. Lett. 28 2402

    [33]

    Ito S, Ishikawa H, Miura T, Takasago K, Endo A, Torizuka K 2003 Appl. Phys. B 76 497

    [34]

    Shang L J 2003 Acta Phys. Sin. 52 1408 (in Chinese) [尚连聚 2003 物理学报 52 1408]

    [35]

    Tian J R, Han H N, Zhao Y Y, Wang P, Zhang W, Wei Z Y 2006 Acta Phys. Sin. 55 4725 (in Chinese) [田金荣, 韩海年, 赵研英, 王鹏, 张炜, 魏志义 2006 物理学报 55 4725]

    [36]

    Song Y R, Zhang Z G, Wang Q Y 2003 Acta Phys. Sin. 52 581 (in Chinese) [宋晏蓉, 张志刚, 王清月 2003 物理学报 52 581]

    [37]

    Cao D M, Wei Z Y, Teng H, Xia J F, Zhang J, Hou X 2000 Acta Phys. Sin. 49 1202 (in Chinese) [曹东茂, 魏志义, 滕浩, 夏江帆, 张杰, 侯洵 2000 物理学报 49 1202]

    [38]

    Zhou J, Peatross J, Murnane M M, Kapteyn H C, Christov I P 1996 Phys. Rev. Lett. 76 752

    [39]

    Remington B A, Drake R P, Takabe H, Arnett D 1999 Phys. Plasmas 7 1641

    [40]

    Clark E L, Krushelnick K, Zepf M, Beg F N, Tatarakis M, Machacek A, Santala M I, Watts I, Norreys P A, Dangor A E 2000 Phys. Rev. Lett. 85 1654

    [41]

    Zhang J, Hao Z Q, Yuan X H, Zheng Z Y, Zhang Z, Yu J 2006 Chinese Journal of Quantum Electronics 23 282 (in Chinese) [张杰, 郝作强, 远晓辉, 郑志远, 张喆, 俞进 2006 量子电子学报 23 282]

  • [1]

    Spence D E, Kean P N, Sibbett W 1991 Opt. Lett. 16 42

    [2]

    Strickland D, Mourou G 1985 Opt. Commun. 55 219

    [3]

    Wang Z H, Liu C, Shen Z W, Zhang Q, Teng H, Wei Z Y 2011 Opt. Lett. 36 3194

    [4]

    Yu T J, Lee S K, Sung J H, Yoon J W, Jeong T M, Lee J 2012 Opt. Express 20 10807

    [5]

    Chu Y X, Gan Z B, Liang X Y, Yu L H, Lu X M, Wang C, Wang X L, Xu L, Lu H H, Yin D J, Leng Y X, Li R X, Xu Z Z 2015 Opt. Lett. 40 5011

    [6]

    Frantz L M, Nodvik J S 1963 J. Appl. Phys. 34 2346

    [7]

    Lowdermilk W H, Murray J E 1980 J. Appl. Phys. 51 2436

    [8]

    Koechner W 2005 Solid-State Laser Engineering (6th Ed. ) (Berlin: Springer) p156

    [9]

    Yanovsky V, Kalinchenko G., Reed S, Rousseau P, Chvykov V 2007 Acta Horticulturae 18 193

    [10]

    Liebetrau H, Hornung M, Keppler S, Hellwing M, Kessler A, Schorcht F 2016 Opt. Lett. 41 3006

    [11]

    Takeuchi S, Kobayashi T 1994 Opt. Commun. 109 518

    [12]

    Nabekawa Y, Kuramoto Y, Togashi T, Sekikawa T, Watanabe S 1998 Opt. Lett. 23 1384

    [13]

    Zhang J, Suzuki M, Baba M, Wei Z, Wang Z, Wang P, Zhang J, Zheng J, Kuroda H 2007 Appl. Opt. 46 2498

    [14]

    Chen S, Chen S, Chini M, Wang H, Yun C, Mashiko H, Wu Y, Chang Z 2009 Appl. Opt. 48 5692

    [15]

    Takada H, Torizuka K 2006 IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 12 201

    [16]

    Amani E A, Nabekawa Y, Ishikawa K L, Takahashi H, Midorikawa K 2008 Opt. Express 16 13431

    [17]

    Shen Z W, Wang Z H, Fan H T, Qin S, Teng H, He P, Wei Z Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 104211 (in Chinese) [沈忠伟, 王兆华, 范海涛, 秦爽, 滕浩, 何鹏, 魏志义 2014 物理学报 63 104211]

    [18]

    He P, Teng H, Zhang N H, Liu Y Y, Wang Z H, Wei Z Y 2016 Acta Phys. Sin. 65 244201 (in Chinese) [何鹏, 滕浩, 张宁华, 刘阳阳, 王兆华, 魏志义 2016 物理学报 65 244201]

    [19]

    Matras G, Huot N, Baubeau E, Audouard E 2007 Opt. Express 15 7528

    [20]

    Xu Z, Yang X, Vlgroux L, Saviot F, Zhou J, Zhang Z, Wang Y, Zhang W 2000 Science China Mathematics 43 533

    [21]

    Leng Y X, Lin L H, Xu Z Z 2002 Acta Optica Sinica 22 170 (in Chinese) [冷雨欣, 林礼煌, 徐至展 2002 光学学报 22 170]

    [22]

    Itatani J, Faure J, Nantel M, Mourou G, Watanabe S 1998 Opt. Commun. 148 70

    [23]

    Barty C P, Guo T, Le B C, Raksi F, Rose-Petruck C, Squier J, Wilson K R, Yakovlev V V, Yamakawa K 1996 Opt. Lett. 21 668

    [24]

    Tokita S, Kobayashi T 2008 Opt. Express 16 14875

    [25]

    Kiriyama H, Inoue N, Akahane Y, Yamakawa K 2006 Opt. Express 14 438

    [26]

    Li C, Lu X M, Wang C, Leng Y X, Liang X Y, Li R X, Xu Z Z 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1276

    [27]

    Huang X J, Peng H S, Wei X F, Wang X D, Zeng X M, Zhou K N, Guo Y, Liu L Q, Wang X, Zhu Q H, Lin D H, Tang X D, Zhang X M, Chu X L, Wang Q Y 2005 High Power Laser and Particle Beams 17 1685 (in Chinese) [黄小军, 彭翰生, 魏晓峰, 王晓东, 曾小明, 周凯南, 郭仪, 刘兰琴, 王逍, 朱启华, 林东晖, 唐晓东, 张小民, 楚晓亮, 王清月 2005 强激光与粒子束 17 1685]

    [28]

    Nabekawa Y, Eilanlou A A, Furukawa Y, Ishikawa K L, Takahashi H, Midorikawa K 2010 Appl. Phys. B 101 523

    [29]

    Zhang W, Teng H, Wang Z H, Shen Z W, Liu C, Wei Z Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 104211 (in Chinese) [张伟, 滕浩, 王兆华, 沈忠伟, 刘成, 魏志义 2013 物理学报 62 104211]

    [30]

    Ohmae G, Yagi T 2000 Proceedings of SPIE—The International Society for Optical Engineering Osaka, Japan, November 01, 1999 3886 407

    [31]

    Liu C, Wang Z H, Shen Z W, Zhang W, Teng H, Wei Z Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 094209 (in Chinese) [刘成, 王兆华, 沈忠伟, 张伟, 滕浩, 魏志义 2013 物理学报 62 094209]

    [32]

    Yamakawa K, Barty C P 2003 Opt. Lett. 28 2402

    [33]

    Ito S, Ishikawa H, Miura T, Takasago K, Endo A, Torizuka K 2003 Appl. Phys. B 76 497

    [34]

    Shang L J 2003 Acta Phys. Sin. 52 1408 (in Chinese) [尚连聚 2003 物理学报 52 1408]

    [35]

    Tian J R, Han H N, Zhao Y Y, Wang P, Zhang W, Wei Z Y 2006 Acta Phys. Sin. 55 4725 (in Chinese) [田金荣, 韩海年, 赵研英, 王鹏, 张炜, 魏志义 2006 物理学报 55 4725]

    [36]

    Song Y R, Zhang Z G, Wang Q Y 2003 Acta Phys. Sin. 52 581 (in Chinese) [宋晏蓉, 张志刚, 王清月 2003 物理学报 52 581]

    [37]

    Cao D M, Wei Z Y, Teng H, Xia J F, Zhang J, Hou X 2000 Acta Phys. Sin. 49 1202 (in Chinese) [曹东茂, 魏志义, 滕浩, 夏江帆, 张杰, 侯洵 2000 物理学报 49 1202]

    [38]

    Zhou J, Peatross J, Murnane M M, Kapteyn H C, Christov I P 1996 Phys. Rev. Lett. 76 752

    [39]

    Remington B A, Drake R P, Takabe H, Arnett D 1999 Phys. Plasmas 7 1641

    [40]

    Clark E L, Krushelnick K, Zepf M, Beg F N, Tatarakis M, Machacek A, Santala M I, Watts I, Norreys P A, Dangor A E 2000 Phys. Rev. Lett. 85 1654

    [41]

    Zhang J, Hao Z Q, Yuan X H, Zheng Z Y, Zhang Z, Yu J 2006 Chinese Journal of Quantum Electronics 23 282 (in Chinese) [张杰, 郝作强, 远晓辉, 郑志远, 张喆, 俞进 2006 量子电子学报 23 282]

  • [1] 张伟, 滕浩, 王兆华, 沈忠伟, 刘成, 魏志义. 采用环形再生腔结构的飞秒激光啁啾脉冲放大研究. 物理学报, 2013, 62(10): 104211. doi: 10.7498/aps.62.104211
    [2] 沈忠伟, 王兆华, 范海涛, 秦爽, 滕浩, 何鹏, 魏志义. 输出能量4mJ的1kHz飞秒掺钛蓝宝石激光再生放大研究. 物理学报, 2014, 63(10): 104211. doi: 10.7498/aps.63.104211
    [3] 钱列加, 朱鹏飞, 薛绍林, 林尊琪. 基于“神光-Ⅱ”装置的飞秒拍瓦级光学参量啁啾脉冲放大的特性分析与系统设计. 物理学报, 2003, 52(3): 587-594. doi: 10.7498/aps.52.587
    [4] 谢旭东, 朱启华, 曾小明, 王逍, 黄小军, 左言磊, 张颖, 周凯南, 黄征. 钕玻璃啁啾脉冲放大器产生百焦耳亚皮秒脉冲. 物理学报, 2009, 58(11): 7690-7694. doi: 10.7498/aps.58.7690
    [5] 郭淑艳, 叶蓬, 滕浩, 张伟, 李德华, 王兆华, 魏志义. 反射式棱栅对展宽器用于啁啾脉冲放大激光的研究. 物理学报, 2013, 62(9): 094202. doi: 10.7498/aps.62.094202
    [6] 王楠, 阮双琛. 啁啾脉冲放大激光系统中展宽器色散的解析算法. 物理学报, 2020, 69(2): 024201. doi: 10.7498/aps.69.20191587
    [7] 葛绪雷, 马景龙, 郑轶, 鲁欣, 蒋刚, 李玉同, 魏志义, 张杰. 多脉冲序列飞秒钛宝石激光的啁啾脉冲放大. 物理学报, 2012, 61(21): 214206. doi: 10.7498/aps.61.214206
    [8] 张伟, 滕浩, 沈忠伟, 何鹏, 王兆华, 魏志义. 18 mJ,100 Hz飞秒钛宝石激光放大器. 物理学报, 2016, 65(22): 224204. doi: 10.7498/aps.65.224204
    [9] 刘博文, 胡明列, 宋有建, 柴 路, 王清月. 亚百飞秒高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验研究. 物理学报, 2008, 57(11): 6921-6925. doi: 10.7498/aps.57.6921
    [10] 王文耀, 汪丽春, 冯伟伟, 林礼煌, 李儒新. 用钛宝石再生放大器产生高重复率啁啾脉冲列. 物理学报, 2007, 56(7): 3955-3960. doi: 10.7498/aps.56.3955
    [11] 刘 军, 李小芳, 陈晓伟, 姜永亮, 李儒新, 徐至展. 1 kHz-0.1 TW高效率钛宝石激光放大器. 物理学报, 2007, 56(3): 1375-1378. doi: 10.7498/aps.56.1375
    [12] 时雷, 马挺, 吴浩煜, 孙青, 马金栋, 路桥, 毛庆和. 基于耗散孤子种子的啁啾脉冲光纤放大系统输出特性. 物理学报, 2016, 65(8): 084203. doi: 10.7498/aps.65.084203
    [13] 孙振红, 柴 路, 张志刚, 王清月, 张伟力, 黄小军, 袁晓东. 马丁内兹型啁啾脉冲放大系统高阶色散的混合补偿. 物理学报, 2005, 54(2): 777-781. doi: 10.7498/aps.54.777
    [14] 姚云华, 卢晨晖, 徐淑武, 丁晶新, 贾天卿, 张诗按, 孙真荣. 飞秒激光脉冲整形技术及其应用. 物理学报, 2014, 63(18): 184201. doi: 10.7498/aps.63.184201
    [15] 王 鹏, 王兆华, 魏志义, 郑加安, 孙敬华, 张 杰. 用SPIDER法测量飞秒激光脉冲的光谱相位. 物理学报, 2004, 53(9): 3004-3009. doi: 10.7498/aps.53.3004
    [16] 陶海岩, 陈锐, 宋晓伟, 陈亚楠, 林景全. 飞秒激光脉冲能量累积优化对黑硅表面形貌的影响. 物理学报, 2017, 66(6): 067902. doi: 10.7498/aps.66.067902
    [17] 王兆华, 魏志义, 滕 浩, 王 鹏, 张 杰. 飞秒激光脉冲的谐波频率分辨光学开关法测量研究. 物理学报, 2003, 52(2): 362-366. doi: 10.7498/aps.52.362
    [18] 张克瑾, 刘磊, 曾庆伟, 高太长, 胡帅, 陈鸣. 不同散射介质对飞秒脉冲激光传输特性影响研究. 物理学报, 2019, 68(19): 194207. doi: 10.7498/aps.68.20190430
    [19] 佟娟娟, 王延辉, 董太乾, 韩海年, 张 炜, 王 鹏, 魏志义, 李德华, 沈乃澂, 聂玉昕. 利用锁相环和TV-Rb钟控制飞秒激光脉冲的载波包络相移. 物理学报, 2007, 56(1): 291-295. doi: 10.7498/aps.56.291
    [20] 吕志国, 杨直, 李峰, 李强龙, 王屹山, 杨小君. 基于光纤中超短脉冲非线性传输机理与特定光谱选择技术的多波长飞秒激光的产生. 物理学报, 2018, 67(18): 184205. doi: 10.7498/aps.67.20181026
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-25
  • 修回日期:  2017-04-20
  • 刊出日期:  2017-05-05

基于大基模体积的10 mJ飞秒钛宝石激光再生放大器

    基金项目: 

    国家重大科学仪器设备开发专项基金(批准号:2012YQ12004701)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CB922401)和国家自然科学基金(批准号:11474002,11674386)资助的课题.

摘要: 文章报导了基于大基模体积的高能量飞秒钛宝石激光再生放大器的设计与实验研究,在重复频率10 Hz、抽运能量60 mJ的激励下,得到了单脉冲能量17.4 mJ的种子脉冲放大结果,压缩后的脉冲宽度为40.6 fs,能量为13.9 mJ.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1.9 TW飞秒激光脉冲输出.结果表明,大模体积再生放大不仅降低了后续放大对抽运能量的要求,也可以单独压缩实现再生腔直接输出10 mJ量级的飞秒激光脉冲,是大能量高峰值功率飞秒激光系统的优质前端.

English Abstract

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