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基于交叉偏振波产生的脉冲净化技术研究与应用

王建州 黄延穗 许毅 李妍妍 陆效明 冷雨欣

基于交叉偏振波产生的脉冲净化技术研究与应用

王建州, 黄延穗, 许毅, 李妍妍, 陆效明, 冷雨欣
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  • 本文利用交叉偏振波产生技术(XPW)对800 nm波段钛宝石飞秒激光器输出的激光脉冲进行时域净化, 提高脉冲时域对比度, 并测量验证了1011对比度的脉冲, 达到测量仪器的动态范围极限, 比初始脉冲时域对比度有三个量级的提高, XPW的效率为22%. 同时发现净化后脉冲光谱宽度也得到一定展宽, 进一步利用啁啾镜对和补偿片对净化后的脉冲进行色散补偿, 得到25 fs脉宽的脉冲. 利用该净化后的激光脉冲作为种子注入已有的太瓦级钛宝石啁啾脉冲放大系统中, 在输出脉冲能量250 mJ, 宽度50 fs, 对应峰值功率5 TW的情况下, 在主脉冲前100 ps以外的范围内测量验证了1011的脉冲对比度.
    • 基金项目: 中国科学院, 国家自然科学基金(批准号: 10734080, 60921004, 60908008, 61078037), 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB808101), 国际科技合作计划(批准号: 2011DFA11300)和上海科委科技基金(批准号: 09QA1406500)资助的课题.
    [1]

    Liang X Y, Leng Y X, Wang C, Li C, Lin L H, Zhao B Z, Jiang Y H, Lu X M, Hu M Y, Zhang C M, Lu H H, Yin D J, Jiang Y L, Lu X Q, Wei H, Zhu J, QLi R X, Xu Z Z 2007 Opt. Express 15 15335

    [2]

    Umstadter D 2001 Phys. Plasmas 8 1774

    [3]

    Ji L L, Shen B F, Li D X, Wang D, Leng Y X, Zhang X M, Wen M, Wang W P, Xu J C, Yu Y H 2010 Phys. Rev. Lett. 105 025001

    [4]

    Xu Y, Leng Y X, Lin L H, Wang W Y, Huang Y S, Li R X, Xu Z Z 2010 Chin. Opt. Lett. 8 123

    [5]

    Hong K H, Hou B, Nees J A, Power E, Mourou G A 2005 Appl. Phys. B 81 447

    [6]

    Liu C, Wang Z H, Li W C, Zhang Q, Han H N, Teng H, Wei Z Y 2010 Opt. Lett. 35 3096

    [7]

    Huang Y S, Zhang C M, Xu Y, Li D X, Leng Y X, Li R X, Xu Z Z 2011 Opt. Lett. 36 781

    [8]

    Jullien A, Albert O, Burgy F, Hamoniaux G, Rousseau J P, Chambaret J P, Augé-Rochereau F, Chériaux G, Etchepare J, Minkovski N, Saltiel S M 2005 Opt. Lett. 30 920

    [9]

    Antonucci L, Rousseau J P, Jullien A, Mercier B, Laude V, Cheriaux G 2009 Opt. Commun. 282 1374

    [10]

    Cotel A, Jullien A, Forget N, Albert O, Cheriaux G, Le Blanc C 2006 Appl. Phys. B 83 7

    [11]

    Chvykov V, Rousseau P, Reed S, Kalinchenko G, Yanovsky V 2006 Opt. Lett. 31 1456

    [12]

    Liu C, Wang Z H, Li W C, Liu F, Wei Z Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 7036 (in Chinese) [刘成, 王兆华, 李伟昌, 刘峰, 魏志义 2010 物理学报 59 7036]

    [13]

    Petrov G I, Albert O, Etchepare J, Saltiel S M 2001 Opt. Lett. 26 355

    [14]

    Minkovski N, Petrov G I, Saltiel S M, Albert O, Etchepare J 2004 J. Opt. Soc. Am. B 21 1659

    [15]

    Wang X T, Yin D J, Shuai B, Li R X, Xu Z Z 2004 Chinese J. Lasers 31 1018 (in Chinese) [王兴涛, 印定军, 帅斌, 李儒新, 徐至展 2004 中国激光 31 1018]

    [16]

    Zhang F L, Ouyang X P, Xie X L, Yang Q W, Guo A L, Sun M Z, Lin Z Q, 2009 Chinese J. Lasers 36 1171 (in Chinese) [张福领, 欧阳小平, 谢兴龙, 杨庆伟, 郭爱林, 孙美智, 林尊琪 2009 中国激光 36 1171]

    [17]

    Chen X W, Li X F, Liu J, Wei P F, Ge X C, Li R X, Xu Z Z 2007 Opt. Lett. 32 2402

    [18]

    Jullien A, Durfee C G, Trisorio A, Canova L, Rousseau J P, Mercier B, Antonucci L, Cheriaux G, Albert O, Lopez-Martens R, 2009 Appl. Phys. B 96 293

    [19]

    Oleg Konoplev 2000 Ph.D. Dissertation (New York: University of Rochester)

  • [1]

    Liang X Y, Leng Y X, Wang C, Li C, Lin L H, Zhao B Z, Jiang Y H, Lu X M, Hu M Y, Zhang C M, Lu H H, Yin D J, Jiang Y L, Lu X Q, Wei H, Zhu J, QLi R X, Xu Z Z 2007 Opt. Express 15 15335

    [2]

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    Ji L L, Shen B F, Li D X, Wang D, Leng Y X, Zhang X M, Wen M, Wang W P, Xu J C, Yu Y H 2010 Phys. Rev. Lett. 105 025001

    [4]

    Xu Y, Leng Y X, Lin L H, Wang W Y, Huang Y S, Li R X, Xu Z Z 2010 Chin. Opt. Lett. 8 123

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    Hong K H, Hou B, Nees J A, Power E, Mourou G A 2005 Appl. Phys. B 81 447

    [6]

    Liu C, Wang Z H, Li W C, Zhang Q, Han H N, Teng H, Wei Z Y 2010 Opt. Lett. 35 3096

    [7]

    Huang Y S, Zhang C M, Xu Y, Li D X, Leng Y X, Li R X, Xu Z Z 2011 Opt. Lett. 36 781

    [8]

    Jullien A, Albert O, Burgy F, Hamoniaux G, Rousseau J P, Chambaret J P, Augé-Rochereau F, Chériaux G, Etchepare J, Minkovski N, Saltiel S M 2005 Opt. Lett. 30 920

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    Antonucci L, Rousseau J P, Jullien A, Mercier B, Laude V, Cheriaux G 2009 Opt. Commun. 282 1374

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    Cotel A, Jullien A, Forget N, Albert O, Cheriaux G, Le Blanc C 2006 Appl. Phys. B 83 7

    [11]

    Chvykov V, Rousseau P, Reed S, Kalinchenko G, Yanovsky V 2006 Opt. Lett. 31 1456

    [12]

    Liu C, Wang Z H, Li W C, Liu F, Wei Z Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 7036 (in Chinese) [刘成, 王兆华, 李伟昌, 刘峰, 魏志义 2010 物理学报 59 7036]

    [13]

    Petrov G I, Albert O, Etchepare J, Saltiel S M 2001 Opt. Lett. 26 355

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    Minkovski N, Petrov G I, Saltiel S M, Albert O, Etchepare J 2004 J. Opt. Soc. Am. B 21 1659

    [15]

    Wang X T, Yin D J, Shuai B, Li R X, Xu Z Z 2004 Chinese J. Lasers 31 1018 (in Chinese) [王兴涛, 印定军, 帅斌, 李儒新, 徐至展 2004 中国激光 31 1018]

    [16]

    Zhang F L, Ouyang X P, Xie X L, Yang Q W, Guo A L, Sun M Z, Lin Z Q, 2009 Chinese J. Lasers 36 1171 (in Chinese) [张福领, 欧阳小平, 谢兴龙, 杨庆伟, 郭爱林, 孙美智, 林尊琪 2009 中国激光 36 1171]

    [17]

    Chen X W, Li X F, Liu J, Wei P F, Ge X C, Li R X, Xu Z Z 2007 Opt. Lett. 32 2402

    [18]

    Jullien A, Durfee C G, Trisorio A, Canova L, Rousseau J P, Mercier B, Antonucci L, Cheriaux G, Albert O, Lopez-Martens R, 2009 Appl. Phys. B 96 293

    [19]

    Oleg Konoplev 2000 Ph.D. Dissertation (New York: University of Rochester)

  • [1] 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
    [2] 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
    [3] 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
    [4] 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
    [5] 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
    [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] 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
    [8] 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
    [9] 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
    [10] 赵丹, 王逍, 母杰, 左言磊, 周松, 周凯南, 曾小明, 李志林, 粟敬钦, 朱启华. 拼接型光栅对压缩器中刻线密度差对输出脉冲的影响及补偿方案. 物理学报, 2017, 66(2): 024201. doi: 10.7498/aps.66.024201
    [11] 黄小军, 刘兰亭, 魏晓峰, 田金荣, 孙敬华, 魏志义, 王兆华, 令维军, 张 杰. ?ffner展宽器高倍率展宽脉冲的理论与实验研究. 物理学报, 2005, 54(3): 1200-1207. doi: 10.7498/aps.54.1200
    [12] 耿易星, 李荣凤, 赵研英, 王大辉, 卢海洋, 颜学庆. 色散对双晶交叉偏振滤波输出特性的影响. 物理学报, 2017, 66(4): 040601. doi: 10.7498/aps.66.040601
    [13] 刘成, 王兆华, 李伟昌, 刘峰, 魏志义. 交叉偏振滤波技术提高飞秒超强激光信噪比的研究. 物理学报, 2010, 59(10): 7036-7040. doi: 10.7498/aps.59.7036
    [14] 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
    [15] 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. 物理学报, 2017, 66(10): 104209. doi: 10.7498/aps.66.104209
    [16] 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
    [17] 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
    [18] 刘红军, 陈国夫, 赵卫, 王屹山, 赵尚弘. 用光学参量啁啾脉冲放大技术产生TW级激光脉冲系统的最优化设计. 物理学报, 2001, 50(9): 1717-1722. doi: 10.7498/aps.50.1717
    [19] 曾曙光, 张彬. 光参量啁啾脉冲放大的逆问题. 物理学报, 2009, 58(4): 2476-2481. doi: 10.7498/aps.58.2476
    [20] 令维军, 张少刚, 李可, 张明霞, 王屹山, 赵卫, 王兆华, 魏志义. 多波段紫外太瓦级CPA系统. 物理学报, 2011, 60(11): 114215. doi: 10.7498/aps.60.114215
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-17
  • 修回日期:  2012-05-10
  • 刊出日期:  2012-05-05

基于交叉偏振波产生的脉冲净化技术研究与应用

  • 1. 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
    基金项目: 

    中国科学院, 国家自然科学基金(批准号: 10734080, 60921004, 60908008, 61078037), 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB808101), 国际科技合作计划(批准号: 2011DFA11300)和上海科委科技基金(批准号: 09QA1406500)资助的课题.

摘要: 本文利用交叉偏振波产生技术(XPW)对800 nm波段钛宝石飞秒激光器输出的激光脉冲进行时域净化, 提高脉冲时域对比度, 并测量验证了1011对比度的脉冲, 达到测量仪器的动态范围极限, 比初始脉冲时域对比度有三个量级的提高, XPW的效率为22%. 同时发现净化后脉冲光谱宽度也得到一定展宽, 进一步利用啁啾镜对和补偿片对净化后的脉冲进行色散补偿, 得到25 fs脉宽的脉冲. 利用该净化后的激光脉冲作为种子注入已有的太瓦级钛宝石啁啾脉冲放大系统中, 在输出脉冲能量250 mJ, 宽度50 fs, 对应峰值功率5 TW的情况下, 在主脉冲前100 ps以外的范围内测量验证了1011的脉冲对比度.

English Abstract

参考文献 (19)

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