本发明专利技术涉及一种通过内置电光晶体的Ｆ－Ｐ标准具来提升飞秒激光信噪比的方法及其装置，属于超短脉冲技术领域。该方法先将飞秒激光光源输出的待提升信噪比的飞秒激光脉冲展宽成啁啾信号光；通过调制Ｆ－Ｐ标准具内置的电光晶体两端电压，使Ｆ－Ｐ标准具输出的瞬时光谱滤波函数与啁啾信号光的啁啾大小一致；从而使啁啾信号脉冲高效率地通过，而噪声则被滤除，达到提升啁啾脉冲信噪比目的；最后将啁啾信号光压缩成具有较高信噪比的飞秒激光。实现该方法的装置包括飞秒激光光源，光脉冲展宽器，Ｆ－Ｐ标准具，电光晶体，高压脉冲电源及光脉冲压缩器等。采用本发明专利技术的方法及其装置能有效地提升飞秒激光的信噪比；且装置结构简单，调整方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提升飞秒量级激光信噪比的方法及其装置，具体地说涉及一种通 过内置电光晶体的F-P(法布里-珀罗)标准具来提升飞秒量级激光信噪比的方法以及实 现该方法的装置，属于超短脉冲
技术介绍
近年来，随着啁啾脉冲放大(CPA)技术的出现，高功率超短脉冲激光系统取得了 飞跃发展。利用kj量级的钕玻璃激光装置，其输出的激光脉冲峰值功率可达到PW量级，聚 焦光强可达到1021 22W/cm2量级。在激光与固体靶相互作用时，当激光强度达到1013W/cm2 时，可产生等离子体，即使激光强度小于1013W/cm2，若其与固体靶相互作用时间足够长，也 同样可产生等离子体。对聚焦强度为1022W/cm2的打靶脉冲而言，其预脉冲的强度也不能高 于1013W/cm2，否则，它会破坏主脉冲与靶的相互作用的条件，从而要求此类激光系统的信噪 比达到10"1以上，因此，有必要研究如何提升超短脉冲激光的信噪比。目前，用于提升超短脉冲信噪比的方法主要有以下几种⑴交叉极化波(XPW)法由于交叉极化波产生是一个四波混频过程，源于晶体的三阶非线性张量实数 部分的各向异性。交叉极化波产生与输入脉冲强度的三次方成正比，因而能有效地提 升其信噪比。V. Chvykov等人利用交叉极化波技术将其信噪比提升超过4个量级，因 而得到了信噪比高达1011的50TW的激光脉冲(V. Chvykov, P. Rousseau, S. Reed, et al. Generationof10ncontrast 50 Tff laser pulses. Optics Letters,2006,31(10) 1456 1458)。(ii)可饱禾口吸收体(Saturable Absorber)法Kyung-Han Hong等人以lKHz的重复率的y J级能量注入系统，并利用可饱和 吸收体法获得了 4X108的信噪比，信噪比提升了 400倍(K.H.Hong，B. Hou, J. A. Nees, et al. Generation and measurement of > 10 intensity contrast ratio in a relativistic kHzchirped-pulse amplified laser. Applied physics B,2005,81: 447 457)。但采用可饱和吸收体法会出现非线性相移，从而导致光束空间轮廓的变形，以 及非线性饱和吸收所要求的峰值功率一般会超过大多数媒质产生自聚焦所需要的能量，同 样也会造成光束空间轮廓的扭曲。(iii)等离子体镜(Plasma Mirror)滤波法由于等离子体镜对强度越高的脉冲反射率越低，反之亦然。因此，可以用它来 清除强度小的预脉冲，从而有望将输入信号信噪比提升到2个数量级. New Journal of Physics，2007，9 1 8]。而 G. Doumy 等人采用双等离子体镜滤波的方法将对比度提升了 4X104倍，获得了超过1011的信噪比。 但采用等离子体镜滤波存在转换效率低、光路调整复杂等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的正是为了克服上述现有技术中所存在的不足，提供一种通过内置电 光晶体的F-P标准具来提升飞秒激光信噪比的方法以及实现该方法的装置。本专利技术提供的 方法及其装置能够实现高效率通过飞秒激光信号而滤除其噪声，从而达到有效地提升飞秒 激光信噪比的目的。本专利技术的光学原理是综合利用F_P(法布里_珀罗)标准具的干涉效应和晶体的 电光效应来提升飞秒激光信噪比。其基本思想是先将飞秒激光光源输出的待提升信噪比 的飞秒激光进行展宽，使之形成含有啁啾信号脉冲和噪声的啁啾信号光；然后通过在不同 时刻于电光晶体两端施加不同电压，以改变F-P标准具相邻两透过光束相位差，由此形成 扫描式透过谱的这一性质，并使F-P标准具在不同时刻具有不同的瞬时透过谱。当F-P标 准具的瞬时透过谱的中心频率随时间变化的速率与啁啾信号脉冲瞬时频率随时间变化的 速率即啁啾大小一致时，即可实现极大地滤除掉噪声光，而高效率通过信号光，从而达到提 升啁啾信号光的信噪比的目的；最后，再将信噪比提升后的啁啾信号光压缩成具有高信噪 比的飞秒激光。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用由以下措施构成的技术方案来予以实现。本专利技术提供的通过内置电光晶体的F-P标准具提升飞秒激光信噪比的方法，包括 以下步骤(i)将待提升信噪比的飞秒激光采用光脉冲展宽器进行展宽，使之形成含有啁啾 信号脉冲和噪声的啁啾信号光；(ii)通过在不同时刻于电光晶体两端施加不同电压，即按公式Vit) = ^^——^幢翻赚，贞F-P繊賊杯_勺目舜瞻ili普，細舜W碰谱的中心频率随时间变化的速率与啁啾信号脉冲的瞬时频率随时间变化的速率即啁啾大 小一致，以此来极大地滤除掉噪声光，而高效率地通过信号光，从而有效地提升啁啾信号光 的信噪比；(iii)最后利用光脉冲压缩器，将信噪比提升后的啁啾信号光压缩成具有高信噪 比的飞秒激光。上述技术方案中，所述在不同时刻于电光晶体两端施加0 13kV范围内的不同电压。本专利技术为实现上述提升飞秒激光信噪比的方法采用的装置，沿光线传播方向，即Z 方向，依次包括产生待提升信噪比初始信号光的飞秒激光光源、光脉冲展宽器、F-P标准具 第一块板和F-P标准具第二块板、电光晶体、高压脉冲电源、光脉冲压缩器等光学部件；所 述飞秒激光光源输出的飞秒激光经光脉冲展宽器展宽使之形成含啁啾信号脉冲和噪声的 啁啾信号光；然后，使啁啾信号光入射到F-P标准具第一块板，并通过由高压脉冲电源驱动 的电光晶体后，再从F-P标准具第二块板出射；最后，啁啾信号光经过光脉冲压缩器压缩成具有高信噪比的飞秒激光。上述技术方案中，所述的产生初始信号光的飞秒激光光源为钛蓝宝石激光器。上述技术方案中，所述的F-P标准具的第一块板和F-P标准具的第二块板由相互 平行放置的平板组成。上述技术方案中，所述F-P标准具第一块板和F-P标准具第二块板的相向表面镀 有高反射率的银膜，或铝膜。上述技术方案中，所述电光晶体采用磷酸二氘钾(KD*P)，或磷酸二氢铵(ADP)，或 磷酸二氢钾(KDP)。上述技术方案中，所述光脉冲展宽器由光栅对组成，或由棱镜对组成。上述技术方案中，所述光脉冲压缩器由光栅对组成，或由棱镜对组成。本专利技术与现有技术相比具有以下的有益技术效果1、本专利技术基于内置电光晶体的F-P标准具来提升飞秒量级激光信噪比的方法及 实现该方法的实验装置，滤波后的信噪比可比原来的信噪比提升两个量级。2、本专利技术基于内置电光晶体的F-P标准具来提升飞秒量级激光信噪比的方法及 实现该方法的实验装置，不仅能有效地提升飞秒激光的信噪比，而且，信号光透过效率很 高，可达95%以上。3、本专利技术基于内置电光晶体的F-P标准具来提升飞秒量级激光信噪比的装置，具 有结构简单、装置调整方便等突出优点。附图说明图1是本专利技术基于内置电光晶体的F-P标准具来提升飞秒激光信噪比的方法的原 理示意图；图2是实现本专利技术基于内置电光晶体的F-P标准具提升飞秒激光信噪比方法的装 置结构示意图。图中，1-啁啾信号脉冲；2-噪声；3-F-P标准具的瞬时透过谱；4-F-P标准具的瞬 时透过谱扫描路本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过内置电光晶体的Ｆ－Ｐ标准具来提升飞秒激光信噪比的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（ｉ）将待提升信噪比的飞秒激光采用光脉冲展宽器进行展宽，使之形成含有啁啾信号脉冲（１）和噪声（２）的啁啾信号光；（ｉｉ）通过在不同时刻于电光晶体（８）两端施加不同电压，即按公式Ｖ（ｔ）＝ｋ.λ（ｔ）－２（Ｌ－ｄ）／ｎ↓［０］↑［３］γ↓［６３］电压控制函数，使Ｆ－Ｐ标准具具有不同的瞬时透过谱（３），并使瞬时透过谱（３）的中心频率随时间的变化速率与啁啾信号脉冲（１）的瞬时频率随时间的变化速率即啁啾大小一致，以滤除掉噪声光而通过信号光，有效地提升啁啾信号光的信噪比；（ｉｉｉ）最后利用光脉冲压缩器（１０），将信噪比提升后的啁啾信号光压缩成具有高信噪比的飞秒激光。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张彬，孙年春，李坤，曾曙光，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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