宽带泵浦光参量啁啾脉冲放大技术研究

项目名称： 宽带泵浦光参量啁啾脉冲放大技术研究

项目编号： No.11304332

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 孙美智

作者单位： 中国科学院上海光学精密机械研究所

项目金额： 26万元

中文摘要： 为推进强场物理与高能密度物理诸多前沿问题的研究,啁啾脉冲光参量放大技术（OPCPA）已成为当前国内外用于高功率超短脉冲产生的重要途径。在所有短脉冲放大技术中，获得超宽带增益是实现超短脉冲有效放大的必要条件。本课题针对超宽带OPCPA系统实现高增益带宽问题，创新性提出采用宽带泵浦光脉冲实现啁啾信号光脉冲放大的技术方案。在理论上，通过建立相应数值计算模型，实现OPA系统优化并分析输出脉冲特性；在实验上，初步建立毫焦耳输出的验证平台，其关键技术途径包括：（1）利用倍频技术产生宽带泵浦光脉冲；（2）宽带泵浦啁啾脉冲参量放大；（3）色散控制单元，采用基于双密度光栅的棱栅结构实现宽带泵浦光啁啾率的灵活调整以及输出信号光高阶色散大范围控制。在单路10PW量级高功率超短脉冲激光系统，特别是其末级主放大器设计实施中，本研究有望提供全新的技术方案。

中文关键词： 非线性光学；光参量放大；色散；超短脉冲；宽带倍频

英文摘要： Optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA) is widely used home and broad for the generation of high power ultra-short pulses,which is important for researches on high field physics and high energy density physics. The ultra-broad gain band width is necessary for such amplification systems of pulses like those of tens of femto-second in width. A novel optical parametric amplifier for the chirped signal pulses with broadband pump pulse is presented in this work. In theory, the numerical model is utilized to optimize the OPA system and analyze the output characters, and in experiments the OPA system pumped by broadband pulses can be realized with output milli-joules signal pulses. The crucial technologies include: (1) the generation of the broadband pump pulse by frequency conversion system, (2) the optical parametric amplifier pumped by broadband pump pulses, (3) the realization of dispersion control in wide region with grisms based on gratings of various line densities. The work will provide a potential way for the design and engineering of ultra-short pulse facilities,especially the final amplification stages in the 10PW class facilities.

英文关键词： nonlinear optics；optical parametric amplification；dispersion；ultrashort pulse；broadband second harmonic generation