一种延时分束透镜阵列及激光放大装置的制作方法

本公开涉及激光领域，特别涉及一种延时分束透镜阵列、多束延迟泵浦光路 装置、激光放大装置、多束延迟泵浦方法以及激光放大方法。

背景技术：

1、高能量单周期(～3fs，femtosecond，飞秒)激光脉冲是当前面向强场物理的超 强超短激光和面向阿秒科学的超快激光的共同发展趋势。产生高能量单周期激光 脉冲需要激光脉冲光谱至少超过一个倍频程。倍频程指在光谱域上频率之比为2 的两个频率之间的光谱间隔，或波长之比为1/2的两个波长之间的光谱间隔。目 前主要有四种方法产生：分别是非线性光谱展宽和脉冲压缩、激光脉冲光谱相干 合成、频率域光参量放大和多泵浦(pump)光参量啁啾脉冲放大，其中多泵浦光 参量啁啾脉冲放大中存在光路复杂的缺点。多泵浦光参量啁啾脉冲放大的改良方 法广角非共线光参量啁啾脉冲放大方法中存在插入泵浦光光路的两个时间延迟 反射镜不在完美成像位置的缺点，会影响光束传输质量，产生衍射调制，也增加 了光路复杂度。

技术实现思路

1、本公开的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出了一种延时分束透镜 阵列、多束延迟泵浦光路装置、激光放大装置、多束延迟泵浦方法以及激光放大 方法。第一方面，本公开提供一种延时分束透镜阵列：

2、包括至少两个子透镜，各所述子透镜的焦距相同，至少两个子透镜之间具有 不同厚度；所述延时分束透镜阵列由一块基材一体制造而成，或者由各所述子透 镜相互固定连接构成；各所述子透镜的通光面不重叠。

3、在一些实施例中，各所述子透镜的透镜类型相同，所述透镜类型为正柱透镜、 负柱透镜、正球透镜或负球透镜中的任意一种。

4、在一些实施例中，各所述子透镜基材类型相同，所述基材类型为玻璃、晶体、 透明高分子材料或透明陶瓷中的任意一种。

5、第二方面，本公开还提供一种多束延迟泵浦光路装置，包括如第一方面所述 的延时分束透镜阵列，还包括高能泵浦光源、光束调节单元，其中所述高能泵浦 光源发射泵浦光，所述泵浦光依次通过所述延时分束透镜阵列、所述光束调节单 元，形成具有相对时间延迟的多束泵浦脉冲光束。

6、在一些实施例中，所述光束调节单元为一个正透镜或多个透镜组成的透镜组。

7、第三方面，本公开还提供一种激光放大装置，该装置包括如第二方面所述的 泵浦光路装置和信号光路装置；所述泵浦光路装置输出的具有相对时间延迟的多 束泵浦脉冲光束进入信号光路装置对信号脉冲光束进行放大，形成高能量脉冲光 束；

8、在一些实施例中，所述信号光路装置包括超宽带种子光源、展宽器、第一双 色镜、光参量放大晶体、第二双色镜、压缩器、光吸收器，其中所述超宽带种子 光源输出的信号脉冲光束依次通过所述展宽器、所述第一双色镜、所述光参量放 大晶体、所述第二双色镜、所述压缩器，形成啁啾脉冲放大光束；所述光吸收器 用于吸收残余的泵浦脉冲光束。

9、第四方面，本公开还提供一种多束延迟泵浦方法，应用于所述如第二方面所 述的多束延迟泵浦光路装置，多束延迟泵浦方法包括通过所述高能泵浦光源输出 泵浦光；通过所述延时分束透镜阵列，将经过的所述泵浦光在空间上分为多束泵 浦脉冲光束，在时间上所述多束泵浦脉冲光束具有相对时间延迟；通过所述光束 调节单元，将多束泵浦脉冲光束准直后进入信号光路对信号脉冲光束进行放大， 所述多束泵浦脉冲光束在传输方向上具有交点。

10、第五方面，本公开还提供一种激光放大方法，应用于如第三方面所述的激光 放大装置，激光放大方法包括通过所述超宽带种子光源输出信号脉冲光束；通过 所述展宽器使所述信号脉冲光束完成基于光谱的啁啾脉冲展宽；通过所述第一双 色镜使所述信号脉冲光束反射进入所述光参量放大晶体，所述多束泵浦脉冲光束 在所述光参量放大晶体的入光面的重合；通过具有相对时间延迟的所述多束泵浦 脉冲光束使所述信号脉冲光束中低频波段光谱成分和高频波段光谱成分同时放 大；通过所述第二双色镜使经过放大的信号脉冲光束反射进入压缩器完成基于光 谱的啁啾脉冲压缩；通过所述光吸收器使残余的所述泵浦脉冲光束被吸收。

11、本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过一体设置的延 时分束透镜阵列，能够方便高效的实现分束和延时，调整光线的完美成像位置， 提升光束传输质量，避免产生衍射调制，降低了光路复杂度。

12、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的， 并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种延时分束透镜阵列，其特征在于，包括至少两个子透镜，各所述子透镜的焦距相同，至少两个子透镜之间具有不同厚度；所述延时分束透镜阵列由一块基材一体制造而成，或者由各所述子透镜相互固定连接构成；各所述子透镜的通光面不重叠。

2.根据权利要求1所述的延时分束透镜阵列，其特征在于，各所述子透镜的透镜类型相同，所述透镜类型为正柱透镜、负柱透镜、正球透镜或负球透镜中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的延时分束透镜阵列，其特征在于，各所述子透镜基材类型相同，所述基材类型为玻璃、晶体、透明高分子材料或透明陶瓷中的任意一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的延时分束透镜阵列，其特征在于，所述延时分束透镜阵列包括第一子透镜、第二子透镜，所述第一子透镜的厚度大于所述第二子透镜的厚度，所述第一子透镜包括第一入光面和第一出光面，所述第二子透镜包括第二入光面和第二出光面，所述第一入光面和第二入光面位于第一出光面和第二出光面的同一侧，所述第一出光面和第二出光面在厚度方向上平齐设置。

5.一种多束延迟泵浦光路装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的延时分束透镜阵列，还包括高能泵浦光源、光束调节单元，其中所述高能泵浦光源发射泵浦光，所述泵浦光依次通过所述延时分束透镜阵列、所述光束调节单元，形成具有相对时间延迟的多束泵浦脉冲光束。

6.根据权利要求5所述的多束延迟泵浦光路装置，其特征在于，所述光束调节单元为一个正透镜或多个透镜组成的透镜组。

7.一种激光放大装置，其特征在于，包括如权利要求5或6所述的多束延迟泵浦光路装置，还包括信号光路装置，所述泵浦光路装置输出的具有相对时间延迟的多束泵浦脉冲光束进入信号光路装置对信号脉冲光束进行放大，形成高能量脉冲光束。

8.根据权利要求7所述的激光放大装置，其特征在于，所述信号光路装置包括超宽带种子光源、展宽器、第一双色镜、光参量放大晶体、第二双色镜、压缩器、光吸收器，其中所述超宽带种子光源输出的信号脉冲光束依次通过所述展宽器、所述第一双色镜、所述光参量放大晶体、所述第二双色镜、所述压缩器，形成啁啾脉冲放大光束；所述光吸收器用于吸收残余的泵浦脉冲光束。

9.一种多束延迟泵浦方法，其特征在于，应用于如权利要求5或6所述的多束延迟泵浦光路装置；所述多束延迟泵浦方法，包括：

10.一种激光放大方法，其特征在于，应用于如权利要求8所述的激光放大装置；所述激光放大方法，包括：

技术总结
本公开涉及激光领域，特别涉及一种延时分束透镜阵列、多束延迟泵浦光路装置、激光放大装置、多束延迟泵浦方法以及激光放大方法。其中，延时分束透镜阵列，包括至少两个子透镜，各子透镜的焦距相同，至少两个子透镜之间具有不同厚度，所述延时分束透镜阵列由一块基材一体制造而成，或者由各所述子透镜相互固定连接构成，各所述子透镜的通光面不重叠。通过一体设置的延时分束透镜阵列，能够方便高效的实现分束和延时，调整光线的完美成像位置，提升光束传输质量，避免产生衍射调制，降低了光路复杂度。

技术研发人员：李朝阳,李儒新
受保护的技术使用者：张江国家实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15