專利名稱：非共線單次啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高能短脈沖激光領(lǐng)域，具體涉及一種非共線單次啁啾脈沖光參量放大 系統(tǒng)的調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
啁啾脈沖光參量放大技術(shù)具有增益高、增益線寬大、信噪比高的優(yōu)點(diǎn)，是發(fā)展高能 PW脈沖激光裝置以及EW脈沖激光裝置的關(guān)鍵技術(shù)。由于大能量啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng) 中用到的大能量泵浦光多為單次，并且通常采用非共線相位匹配方式，現(xiàn)有的調(diào)整方法一 般為先固定泵浦光入射角度，再掃描非線性晶體角度或先固定非線性晶體角度，再掃描泵 浦光入射角度來獲取最佳的非線性晶體角度和與之對應(yīng)的最佳泵浦光入射角度。這樣的掃 描過程需要耗費(fèi)大量的時(shí)間；同時(shí)隨著環(huán)境條件的變化，如溫度的變化，非線性晶體的匹配 狀態(tài)隨之發(fā)生變化，就需要重復(fù)進(jìn)行上述掃描過程，耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力物力。因此需要 一種快速的非共線單次光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非共線單次啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整方法。采用 本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)非共線單次光參量放大系統(tǒng)的快速調(diào)整。本發(fā)明的調(diào)整方法主要包括以下內(nèi)容
a、主激光分束
主激光首先通過雙色鏡，然后通過小孔光闌，被分成兩束分束激光；
b、光路排布
兩束分束激光中的一束分束激光經(jīng)過劈板旋轉(zhuǎn)一定角度后與另一束分束激光相交于 非線性晶體內(nèi)部，將觀測屏置于非線性晶體后方； C、非線性晶體調(diào)節(jié)
兩束分束激光在非線性晶體中將產(chǎn)生兩束自倍頻光和一束和頻光；首先目測觀測屏上 和頻光的強(qiáng)度，粗調(diào)非線性晶體角度，使和頻光的強(qiáng)度最強(qiáng)；然后用光譜儀測量和頻光的光 譜，精調(diào)非線性晶體角度，使和頻光的中心波長等于泵浦光的中心波長； d、確定泵浦光的傳輸方向
將第一基準(zhǔn)小孔板和第二基準(zhǔn)小孔板置于光路中，使和頻光先穿過第一基準(zhǔn)小孔板， 再穿過第二基準(zhǔn)小孔板；移去小孔光闌和劈板；調(diào)節(jié)反射鏡和雙色鏡的角度使泵浦光相繼 穿過第一基準(zhǔn)小孔板和第二基準(zhǔn)小孔板。劈板的劈角δ由公式(1)確定
δ ^ 2 α nc/ (ns_l)(1)
其中α為主激光與泵浦光的夾角，ns、η。分別為主激光在劈板和非線性晶體中的折射率。
本發(fā)明在a-c步驟調(diào)整過程中只用到了主激光，在d步驟中只需小能量的泵浦光， 整個(gè)調(diào)整過程都沒有用到單次高能泵浦光，因此只需幾分鐘即可完成系統(tǒng)的調(diào)整。本發(fā)明主要通過將主激光分束在非線性晶體上產(chǎn)生自倍頻光和和頻光，利用和頻 光的強(qiáng)度和光譜精確確定非線性晶體的角度和泵浦光的入射角度。在光參量放大系統(tǒng)中，主激光、泵浦光以及它們在非線性晶體中產(chǎn)生的閑頻光的 中心頻率和波矢滿足關(guān)系式(2 )
<formula>formula see original document page 4</formula>、、分別表示主激光、泵浦光、閑頻光的中心頻率，ξ、&、石分別表示主激光、
泵浦光、閑頻光的波矢。泵浦光對主激光的放大相當(dāng)于一個(gè)泵浦光的光子分解成一個(gè)主激 光光子和一個(gè)閑頻光光子，它的逆過程是一個(gè)主激光光子和一個(gè)閑頻光光子和頻產(chǎn)生一個(gè) 泵浦光光子的過程。在光參量放大過程和它的逆過程——和頻過程中，非線性晶體晶體的 匹配角度完全相同。當(dāng)泵浦光的中心頻率是主激光中心頻率的兩倍時(shí)，閑頻光的中心頻率正好等于主 激光的中心頻率，此時(shí)光參量放大的逆過程相當(dāng)于主激光的倍頻過程。本發(fā)明將主激光分束再和頻，偏轉(zhuǎn)的那一束主激光的方向相當(dāng)于閑頻光的傳輸方 向，兩束分束光的和頻光方向相當(dāng)于泵浦光的傳輸方向。因此，精確確定上述和頻過程中非 線性晶體的角度和和頻光的傳輸方向，就等于精確確定了參量放大過程中非線性晶體的角 度和泵浦光的傳輸方向。采用本發(fā)明的方法調(diào)整非線性單次啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)，調(diào)整過程簡單、快 速且造價(jià)低。本發(fā)明適用于泵浦光的中心頻率為主激光中心頻率兩倍的情況。本發(fā)明不僅 適用于啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)，同時(shí)也適用于短脈沖光參量放大系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明非共線單次啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整方法的光路結(jié)構(gòu)示意 圖。圖2為采用本發(fā)明在觀測屏上得到的主激光分束光的自倍頻光和和頻光的效果 照片
圖中，1.主激光 2.雙色鏡 3.小孔光闌 4.劈板 5.非線性晶體 6.第一 基準(zhǔn)小孔板 7.第二基準(zhǔn)小孔板 8.觀測屏 9.光譜儀 10.泵浦光 11.反射鏡。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1為本發(fā)明非共線單次啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整方法的光路結(jié)構(gòu)示意 圖，從圖1中可以看出，主激光1的中心波長為1053nm，泵浦光10的中心波長為526. 5nm, 非線性晶體5為三硼酸鋰(LBO)晶體，主激光1與泵浦光10的夾角為1. 75度，相位匹配角 為15. 3度。主激光1首先通過雙色鏡2，然后通過小孔光闌3被分成兩束分束激光，其中一束 分束激光經(jīng)劈板4轉(zhuǎn)過一定角度與另一束分束激光相交于非線性晶體5內(nèi)部。
圖2為采用本發(fā)明在觀測屏上得到的主激光分束光的自倍頻光和和頻光的效果 照片。從圖2中可以看出，主激光1的分束激光在非線性晶體5中將產(chǎn)生兩束自倍頻光和 一束和頻光，在觀測屏8上能夠目視觀察到三個(gè)光斑，兩邊的光斑為兩束分束激光的自倍 頻光，中間的光斑為和頻光。粗調(diào)非線性晶體5的角度，使和頻光的強(qiáng)度最大，兩側(cè)光斑的 亮度盡可能??；然后用光譜儀9測量和頻光的光譜，精調(diào)非線性晶體5的角度，使和頻光的 中心波長等于泵浦光10的中心波長。將第一基準(zhǔn)小孔板6和第二基準(zhǔn)小孔板7置于光路中，使和頻光先穿過第一基準(zhǔn)小孔板6，再穿過第二基準(zhǔn)小孔板7 ；移去小孔光闌3和劈板4 ；調(diào)節(jié)反射鏡11和雙色鏡2 的角度使泵浦光10相繼穿過第一基準(zhǔn)小孔板6和第二基準(zhǔn)小孔板7，調(diào)整過程完成。本發(fā)明的方法也適用于短脈沖光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整。綜上所述，本發(fā)明提供一種非共線單次啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)調(diào)整方法，可以 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速精確調(diào)整。
權(quán)利要求
一種非共線單次啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整方法，其特征在于包括以下內(nèi)容a、主激光分束主激光(1)首先通過雙色鏡(2)，然后通過小孔光闌(3)，被分成兩束分束激光；b、光路排布兩束分束激光中的一束分束激光經(jīng)過劈板(4)旋轉(zhuǎn)一定角度后與另一束分束激光相交于非線性晶體(5)內(nèi)部，將觀測屏(8)置于非線性晶體(5)后方；c、非線性晶體調(diào)節(jié)兩束分束激光在非線性晶體(5)中將產(chǎn)生兩束自倍頻光和一束和頻光；首先目測觀測屏上和頻光的強(qiáng)度，粗調(diào)非線性晶體(5)角度，使和頻光的強(qiáng)度最強(qiáng)；然后用光譜儀(9)測量和頻光的光譜，精調(diào)非線性晶體(5)角度，使和頻光的中心波長等于泵浦光(10)的中心波長；d、確定泵浦光的傳輸方向?qū)⒌谝换鶞?zhǔn)小孔板(6)和第二基準(zhǔn)小孔板(7)置于光路中，使和頻光先穿過第一基準(zhǔn)小孔板(6)，再穿過第二基準(zhǔn)小孔板(7)；移去小孔光闌(3)和劈板(4)；調(diào)節(jié)反射鏡(11)和雙色鏡(2)的角度使泵浦光相繼穿過第一基準(zhǔn)小孔板(6)和第二基準(zhǔn)小孔板(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，其特征在于所述的劈板(4)的劈角δ由公式(1) 確定<formula>formula see original document page 2</formula>(1)其中α為主激光與泵浦光的夾角，ns、η。分別為主激光在劈板和非線性晶體中的折射率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非共線單次啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整方法。所述調(diào)整方法將主激光分成兩束并以一定夾角入射到晶體上產(chǎn)生自倍頻光和和頻光，通過觀察和頻光的強(qiáng)度并測量和頻光的光譜，以一種簡單快速的方式確定非共線啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)中非線性晶體的角度和泵浦光的傳輸方向。本發(fā)明的非共線單次啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整方法，不僅適用于啁啾脈沖光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整，同時(shí)也適用于短脈沖光參量放大系統(tǒng)的調(diào)整。
文檔編號H01S3/10GK101820130SQ20101013746
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者周凱南, 左言磊, 張穎, 曾小明, 朱啟華, 王逍, 蔣東鑌, 郝欣, 黃小軍, 黃征 申請人:中國工程物理研究院激光聚變研究中心