[发明专利]一种双啁啾频谱光参量放大器及放大方法

权利要求书

1.一种双啁啾频谱光参量放大器，其特征在于，包括：飞秒激光器组件、第一输入光栅、第二输入光栅、第一输入准直透镜、第二输入准直透镜和光学耦合镜，还包括沿光路方向依次放置的扇形的周期性极化晶体、分光镜、输出准直透镜和输出光栅；

所述飞秒激光器组件用于产生时间同步的两路飞秒脉冲激光，包括泵浦光和信号光，其中，所述泵浦光依次经过所述第一输入光栅和第一输入准直透镜，并入射至所述光学耦合镜，所述信号光依次经过所述第二输入光栅和第二输入准直透镜，并入射至所述光学耦合镜，入射的所述泵浦光及所述信号光由所述光学耦合镜耦合到一起，其中，所述泵浦光和所述信号光的不同频谱分量线性地分散聚焦在各自的焦点，并在各自的焦点所在的焦平面呈频率变化率符号相反的空间啁啾；

从所述光学耦合镜出射的所述泵浦光和所述信号光进入所述扇形的周期性极化晶体，以扇形的周期性极化晶体为非线性介质，完成所述泵浦光对所述信号光的全频谱的光参量放大，产生放大后的信号光和衰减的泵浦光，同时产生宽光谱的闲频光；并经过所述分光镜将放大后的信号光、衰减的泵浦光与所述闲频光分离，所述分离后的闲频光经过所述输出准直透镜和输出光栅后，完成由频谱域到时间域的傅里叶变换，得到长波长的超短脉冲激光；

其中，所述泵浦光和信号光的每部分相对独立的频谱分量都与需要的所述扇形的周期性极化晶体的极化周期对应，从而使得整个频谱区域中的每部分频谱分量都满足相位匹配条件；

所述泵浦光与所述信号光的空间啁啾量可以独立调整，通过调整所述泵浦光与所述信号光的瞬态角频率的对应关系，再配合对所述泵浦光与所述信号光啁啾展宽倍数的整体调整，可以在满足宽带相位匹配的同时，实现对输出闲频光的带宽的调控。

2.如权利要求1所述的双啁啾频谱光参量放大器，其特征在于，所述飞秒激光器组件包括第一飞秒激光器和第二飞秒激光器，所述第一飞秒激光器输出的泵浦光和所述第二飞秒激光器输出的信号光时间同步；或所述飞秒激光器组件包括一个飞秒激光器和一个频率转换器，所述飞秒激光器输出的飞秒脉冲激光经过所述频率转换器，得到两路时间同步的飞秒脉冲激光，其中一路作为泵浦光，另一路作为信号光。

3.如权利要求2所述的双啁啾频谱光参量放大器，其特征在于，所述第一飞秒激光器为790nm钛宝石飞秒激光器，输出790nm的泵浦光；所述第二飞秒激光器为1030nm飞秒激光器，输出1030nm的信号光。

4.如权利要求1所述的双啁啾频谱光参量放大器，其特征在于，所述双啁啾频谱光参量放大器还包括：色散补偿片，所述色散补偿片设置在所述输出光栅和所述双啁啾频谱光参量放大器的输出端之间，用于补偿所述输出光栅输出的闲频光在所述扇形的周期性极化晶体内累积的群速度色散。

5.如权利要求1所述的双啁啾频谱光参量放大器，其特征在于，所述分光镜是对信号光和泵浦光高透，对闲频光高反的双色镜；或所述分光镜是对闲频光高透，对信号光和泵浦光高反的双色镜。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的双啁啾频谱光参量放大器的放大方法，其特征在于，包括：利用飞秒激光器组件产生时间同步的两路飞秒脉冲激光，包括泵浦光和信号光；将所述泵浦光和所述信号光分别经过输入光栅和准直透镜，并经过光学耦合镜，使得所述泵浦光和所述信号光的不同频谱分量线性地分散聚焦在各自的焦点，并在各自的焦点所在的焦平面呈频率变化率符号相反的空间啁啾；基于扇形的周期性极化晶体，完成所述泵浦光对所述信号光的全频谱的光参量放大，产生放大后的信号光和衰减的泵浦光，同时产生宽光谱的闲频光；将放大后的信号光、衰减的泵浦光与所述闲频光分离，所述分离后的闲频光经过输出准直透镜和输出光栅后，完成由频谱域到时间域的傅里叶变换，得到长波长的超短脉冲激光。

7.如权利要求6所述的放大方法，其特征在于，所述泵浦光和信号光的每部分相对独立的频谱分量都与需要的所述扇形的周期性极化晶体的极化周期对应，从而使得整个频谱区域中的每部分频谱分量都满足相位匹配条件。