飞秒激光脉冲对比度的提升装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及飞秒激光脉冲对比度，特别是一种飞秒激光脉冲对比度的提升装置。
【背景技术】
[0002] 啁嗽脉冲放大（CPA)技术的出现大大的推动了高能量飞秒激光系统的发展，超 过1021W/cm2相对论量级聚焦强度的极端物理条件已在实验室得以实现，这为强场光与物 质的相互作用如激光惯性约束核聚变、天体物理、强激光电子和质子加速等研究提供了全 新的手段。然而，基于CPA技术的激光系统所产生的超强脉冲伴随有波前小脉冲和自发辐 射放大基底噪声，目前商用激光系统的对比度处在1〇 6_1〇7的水平，当主脉冲聚焦强度达到 10lsW/cm2以上时，波前小脉冲或自发辐射放大基底噪声的聚焦强度将超过10nW/cm2,在光 与物质相互作用过程中，这样高强度的波前小脉冲或者自发辐射放大基底噪声可以在主脉 冲达到物质前与物质相互作用产生不需要的等离子体，从而破坏主脉冲与物质相互作用的 条件，并影响所得到的结果。这对提升强激光系统输出脉冲的对比度提出了迫切的需求。
[0003] 交叉偏振波产生、光学参量啁嗽脉冲放大、可饱和吸收镜、相位共辄波产生、自衍 射等众多方法已适用于激光脉冲对比度提升的研究。其中自衍射方法用于提升激光脉冲 对比度于2010年提出。自衍射方法作为一种级联四波混频过程，产生的一阶自衍射信号 (SD1)可描述为：
其 中《sdl、i分别为SD1和两入射光的角频率，Akz〇sdl,D为相位失配量，L光 束在非线性介质的作用长度。由SD1的表达式可以得出，（SD1)的光谱强度是两入射光光 谱强度的积分，即对于SD1在其光谱范围内的任一波长成分的形成来自于两入射光的所有 波长成分的均匀的贡献。这使得所产生的SD1光谱自动平滑，这样的均匀贡献也使得（SD1) 信号中心波长处的光谱强度受到抑制而两边的波长成分光谱强度得到增强，在相位匹配条 件满足的前提下，将在SD1的光谱两端产生新的光谱成分，这使得其光谱较入射光谱要宽。 在时域内，SD1与两入射光的关系可表述为x/[(/)/__#-r)，自衍射过程作为一种飞秒 量级的瞬态过程，持续时间比较长并且比较弱的自发辐射噪声（ASE)经由自衍射这一瞬态 过程，不会进入所产生的SD1，同时，产生的SD1与两入射激光脉冲在空间上分离，在不考虑 角度色散和来自所用非线性介质内部与表面的散射时，SD1的对比度与入射光的对比度有 近似关系：Csdl~（Cin)3,则对于目前对比度约为106的商用激光系统，所产生的自衍射信号 对比度将达到10 18量级，足以用于前面提到的强场光与物质相互作用的应用。
[0004] 综上，可以看出自衍射方法是一种较为有潜力的提升激光脉冲对比度的方法，然 而基于该方法，受限于常用的非线性介质的损伤阈值和前面所用的透镜聚焦的方法，所得 到的自衍射信号能量较低，并且其对比度也远为达到上面所达到的理想值。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种飞秒激光脉冲对比度的提升装置，该装置可将输出激 光信号的对比度较输入激光脉冲的对比度提升约4个数量级。
[0006] 本发明的技术解决方案如下：
[0007] -种飞秒激光脉冲对比度的提升装置，包括一个平台，其特点在于置于所述的平 台上的元器件是：沿激光脉冲方向依次是分束片，所述的激光脉冲经该分束片分为反射光 和透射光，沿所述的透射光方向依次是延时器、第四平面反射镜、柱面凹面反射镜、第五平 面反射镜和非线性介质，沿所述的反射光方向依次是第一平面反射镜、第二平面反射镜、第 三平面反射镜、第四平面反射镜、柱面凹面反射镜、第五平面反射镜和非线性介质，在所述 的非线性介质的光束输出方向设有挡光板，所述的柱面凹面反射镜的焦线垂直于所述的平 台。
[0008] -种飞秒激光脉冲对比度的提升装置，包括一个平台，其特点在于置于所述的平 台上的元器件是：沿激光脉冲方向依次是分束片，所述的激光脉冲经该分束片分为反射光 和透射光，沿所述的透射光方向依次是延时器、第四平面反射镜、第五平面反射镜、柱透镜 和非线性介质，沿所述的反射光方向依次是第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反 射镜、第四平面反射镜、第五平面反射镜、柱透镜和非线性介质，在所述的非线性介质的光 束输出方向设有挡光板，所述的柱透镜的焦线垂直于所述的平台。
[0009] 本发明具有如下的显著特点：
[0010] 本发明针对于飞秒激光脉冲对比度提升，在基于自衍射方法的基础上利用柱 面凹面反射镜或者柱透镜来对参与自衍射效应的两束光进行聚焦，鉴于柱面凹面反射 镜和柱透镜的聚焦特性（在一个线方向上聚焦），可以在不超过参与自衍射效应的非 线性介质的损伤阈值的前提下，提升装置的输入激光脉冲能量，从而提升最终所产生的 对比度较入射激光脉冲对比度提升了的一阶自衍射信号的能量，在对比度提升量级相 当的情况下，本发明装置将所得到的一阶自衍射信号能量从6微焦耳（参见J.Liu，K. Okamura,Y.Kida,andT.Kobayashi，"Temporalcontrastenhancementoffemtosecond pulsesbyaself-diffractionprocessinabulkKerrmedium，"OpticsExpress 18, 22245-22254(2010).)提升到170微焦耳。本发明装置的输出激光信号的对比度较输入 激光脉冲的对比度提升约4个数量级。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明飞秒激光脉冲对比度的提升装置实施例1光路示意图。
[0012] 图2为本发明飞秒激光脉冲对比度的提升装置实施例2光路示意图。
[0013]图3为利用图1实施例所得出的激光脉冲和一阶自衍射信号的对比度曲线图。
【具体实施方式】
[0014] 先请参阅图1，图1是本发明飞秒激光脉冲对比度的提升装置实施例1的光路示意 图。由图可见，本发明飞秒激光脉冲对比度的提升装置的构成包括一个平台，置于所述的平 台上的元器件是：沿激光脉冲1方向依次是分束片2,所述的激光脉冲1经该分束片2分为 反射光3和透射光4,沿所述的透射光4方向依次是延