[发明专利]高对比度飞秒激光产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种高对比度飞秒激光产生装置。

背景技术

近二十年来，超短超强激光在基础科学、国家安全及工业加工等多个领域都得到了广泛的应用。

产生高质量的超短超强激光脉冲已成为各国科学家竞相追逐的目标，啁啾脉冲放大技术(Chirped Pulse Amplification，CPA)是产生超短超强激光脉冲的一种常用的有效手段。但是在啁啾脉冲放大过程中，由于选单元件消光比的限制以及放大过程中的自发辐射效应(Amplified Spontaneous Emission，ASE)等因素，不可避免的存在着背景噪声，导致激光脉冲对比度的下降。一般的CPA激光系统中，如果没有采取任何其他改善对比度的技术，则最后输出激光的对比度只有10⁵-10⁶左右。目前在超短超强激光与物质相互作用的物理实验中，所使用的激光聚焦后的峰值功率密度一般都高于10¹⁷W/cm²，则脉冲前沿的强度超过10¹¹W/cm²，这样的强度使得主激光与物质相互作用之前，ASE或预脉冲就开始产生预等离子体。预等离子体的存在改变了激光与物质相互作用的初始状态，影响了相互作用过程。在激光与固体靶相互作用离子产生的实验中，预脉冲的存在会改变离子的能谱结构和出射空间分布。在激光与团簇相互作用的X射线产生实验中，预脉冲会导致X射线产额的急剧降低，较差的对比度也会使激光尾波场加速电子束的指向及质量变差。

现有技术中，提高激光脉冲的对比度的技术包括使用饱和吸收体、等离子体镜、双啁啾脉冲放大、交叉偏振滤波技术、光学参量放大技术等等。光学参量放大技术(Optical Parametric Amplification，OPA)相比其它的技术具有宽的增益带宽、高的单程增益、无自发辐射放大等优点。光学参量放大技术与啁啾脉冲放大技术相结合即形成所谓的光学参量啁啾脉冲放大技术(Optical Parametric Chirped Pulse Amplification，OPCPA)，其放大级由基于激光介质的放大器替换为基于非线性光学晶体的参量放大器。OPCPA固然可以提高脉冲的对比度，但是由于采用的信号光的脉冲宽度为百皮秒量级，泵浦光的脉冲宽度一般为纳秒量级，所以在百皮秒的时间尺度范围内仍然存在参量荧光，影响脉冲的对比度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高对比度飞秒激光产生装置，产生高对比度飞秒激光。

根据本发明的一个方面，提供一种高对比度飞秒激光产生装置，包括：第一光学平移台和第一光学参量晶体；所述第一光学平移台适于控制所述第一信号光和第一泵浦光的光程差，使两者在时间上同步；所述第一光学参量晶体适于接收时间上同步的第一信号光和第一泵浦光，进行光学参量放大，输出第一放大信号光。

可选的，所述高对比度飞秒激光产生装置还包括：第二光学平移台和第二光学参量晶体；所述第二光学平移台适于控制所述第一放大信号光和第二泵浦光的光程差，使两者在时间上精确同步；所述第二光学参量晶体适于接收时间上同步的第一放大信号光和第二泵浦光，进行光学参量放大，输出第二放大信号光。

可选的，所述高对比度飞秒激光产生装置还包括：激光源，适于输出第一光束和第二光束；其中第一光束作为第一信号光；倍频单元，适于将所述第二光束倍频，以生成第一泵浦光和第二泵浦光。

可选的，所述高对比度飞秒激光产生装置还包括：分束单元，适于将所述激光源产生的一束飞秒种子光分为两束，分别作为第一光束和第二光束。

可选的，所述第一信号光和第一泵浦光非共线和/或第一放大信号光和第二泵浦光非共线。

可选的，所述第一信号光和第一泵浦光之间、第一放大信号光和第二泵浦光之间的最佳的非共线角通过下述方式计算：