飛秒激光脈沖放大是超快激光領(lǐng)域的最重要研究?jī)?nèi)容之一。隨著啁啾脈沖放大技術(shù)方案的發(fā)明,超短脈沖激光的能量也不斷提高,峰值功率超過拍瓦的超強(qiáng)激光已經(jīng)在少數(shù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)。在飛秒激光放大過程中,如何保持好的光束質(zhì)量以及高的時(shí)間對(duì)比度是必須要考慮的兩個(gè)方面,因?yàn)樵诩す獾入x子體相互作用的物理實(shí)驗(yàn)中,需要高光束質(zhì)量和高時(shí)間對(duì)比度的激光脈沖。因此研究短脈寬大能量的激光放大系統(tǒng),以及如何提高激光脈沖的對(duì)比度和光束質(zhì)量是非常有意義的。本文是圍繞高能量飛秒激光放大中提高光束質(zhì)量和對(duì)比度,展開了相關(guān)研究,取得的進(jìn)展如下:1、放大后的飛秒激光脈沖的時(shí)間對(duì)比度包括兩個(gè)方面:1)高階色散的補(bǔ)償,2)交叉偏振濾波技術(shù)(XPW)提高對(duì)比度。通過采用光線追跡原理對(duì)啁啾脈沖放大系統(tǒng)中的展寬器、光柵對(duì)壓縮器的各階次色散量進(jìn)行了分析,并且考慮放大系統(tǒng)中所有材料色散,然后優(yōu)化壓縮器中光柵的入射角以及距離盡可能地消除高階色散來獲得最短的高對(duì)比度的壓縮脈沖。在上述高階色散補(bǔ)償基礎(chǔ)上,采用交叉偏振濾波技術(shù)再將對(duì)比度從10-6提高到10-9。由于在交叉偏振波凈化脈沖的同時(shí)伴隨著光譜的展寬,由啁啾鏡可以將脈沖壓縮至16.7fs。2、高光束質(zhì)量的提高是基于大基模體積的高能量飛秒鈦寶石激光再生放大器的基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)的。我們?cè)O(shè)計(jì)了大基模體積的再生放大腔,在該腔中既可以支持大于10m J的放大激光輸出,又保持較高的光束質(zhì)量。在重復(fù)頻率10Hz、泵浦能量60m J的激勵(lì)下,得到了單脈沖能量17.4m J的種子脈沖放大結(jié)果,壓縮后的脈沖寬度為40.6fs,能量為13.9m J。借助于此大基模體積再生腔,僅增加一級(jí)多通放大,實(shí)現(xiàn)了峰值功率達(dá)1.9TW飛秒激光脈沖輸出。最終放大脈沖的光束質(zhì)量好于1.5(M2),能量穩(wěn)定性小于2.15%。
【學(xué)位單位】：魯東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TN24
【部分圖文】：

啁啾脈沖放大原理示意圖

光柵對(duì)壓縮器示意圖

圖 2.2 正色散光柵對(duì)示意圖圖 2.2 所示，是 1987 年貝爾實(shí)驗(yàn)室馬丁內(nèi)茲提出的，把望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)放置之間的正色散系統(tǒng)。經(jīng)過飛秒種子光在這個(gè) 1:1 的成像系統(tǒng)中，由于長(zhǎng)短波部分走過的光程少，導(dǎo)致對(duì)整個(gè)脈沖引入了正色散，在時(shí)域上展寬
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本文編號(hào)：2839750