【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于强场激光，具体涉及一种产生高能量交叉偏振波的装置及方法。
技术介绍
1、超短超强激光的脉冲时域对比度提升是强场激光技术的关键技术之一。随着超短超强激光技术的发展，百太瓦、拍瓦激光装置已经投入科研一线研究工作。这些激光装置在带来前所未有的实验条件外，在超快激光与固体靶相互作用产生高次谐波、与薄膜靶相互作用加速质子、离子等，激光与物质相互作用实验中，激光脉冲中包含的预脉冲和ase基底却由于激光能量的提升能够提前主脉冲与靶相互作用形成预等离子体，严重影响了主脉冲到靶能量。为了削弱预脉冲和ase基底，高能量高对比度种子脉冲注入、光参量放大、等离子体镜、可饱和吸收体等技术相应被提出。交叉偏振波技术(cross polarized wave，xpw)由于其脉冲压缩的特性，广泛应用于飞秒激光脉冲时域对比度的提升。
2、xpw是基于简并四波混频的非线性光学效应。其产生装置由两个相互正交的格兰棱镜以及夹在中间的非线性晶体组成。其原理是当光功率密度达到1012w/cm2时，由于三阶非线性效应，产生了一个偏振方向垂直于原来信号的正交信号。利用其进行对比度提升首先需要通过第一个格兰棱镜选出纯净的偏振波，然后聚焦到非线性晶体上后，主脉冲由于功率密度足够高产生偏振与原方向垂直的xpw信号，而其他能量较低的部分产生的xpw微弱，最后通过第二个格兰棱镜将与选偏方向垂直的xpw信号选出，抑制相对主脉冲而言低能的ase和预脉冲。
3、xpw作为前端对比度提升技术，可以产生高对比度的种子脉冲注入后端，可以结合高能量高对比度种子脉
4、然而真空管道和复杂的空间滤波方式的使用对于激光装置的维护而言是一项沉重的负担，而目前又没有可以在非真空环境中产生高能量xpw的方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种产生高能量交叉偏振波的装置及方法，实现在非真空环境中也能产生高能量的xpw。
2、为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种产生高能量交叉偏振波的装置，包括：依次设置的半波片、第一偏振机构、啁啾脉冲压缩器、方形光阑、第一柱面镜、细缝光阑、交叉偏振波晶体、第二偏振机构、第三偏振机构及第二柱面镜；其中，所述半波片用于改变入射激光的偏振状态，所述第一偏振机构用于提升脉冲偏振度并限定入射偏振方向，所述啁啾脉冲压缩器用于产生飞秒激光脉冲，所述方形光阑用于改变光斑形状，所述第一柱面镜用于聚焦激光，所述细缝光阑用于去除光斑中的高频调制，所述交叉偏振波晶体用于产生xpw输出，所述第二偏振机构用于反射基波并透射xpw信号，所述第三偏振机构与所述第一偏振机构方向正交，用于筛选偏振方向与输入垂直的xpw信号，所述第二柱面镜用于准直光束。
3、进一步，所述产生高能量交叉偏振波的装置还包括挡光机构，所述挡光机构用于将所述第二偏振机构反射的基波接收。
4、进一步，所述第一偏振机构及所述第二偏振机构皆为格兰棱镜。
5、进一步，所述方形光阑为硬边光阑或软边光阑。
6、进一步，所述方形光阑为镀上高损伤阈值增透膜的正方形软边光阑。
7、进一步，所述第一柱面镜为镀上高损伤阈值的增透膜的长焦柱面聚焦透镜。
8、进一步，所述第一柱面镜的焦距f＝500mm。
9、进一步，所述第一柱面镜的聚焦功率密度为1012w/cm2。
10、进一步，所述交叉偏振波晶体为baf2、bbo、yvo4中的一种。
11、进一步，所述交叉偏振波晶体为baf2。
12、进一步，所述第二偏振机构为薄膜偏振片。
13、进一步，所述第二柱面镜的数量为两个，两个所述第二柱面镜的柱面方向正交，分别用于对子午和弧矢方向进行发散度矫正。
14、进一步，所述挡光机构为激光光束吸收器。
15、本专利技术还提供一种产生高能量交叉偏振波的方法，包括步骤：通过旋转半波片改变入射激光的偏振状态；利用第一偏振机构提升脉冲偏振度并提供入射偏振方向；偏振优化后的啁啾脉冲进入啁啾脉冲压缩器进行压缩，产生飞秒激光脉冲；利用方向光阑卡去脉冲激光原光束空间分布不均匀部分，提供平顶的光束；使用第一柱面镜聚焦激光，产生xpw信号；在第一柱面镜的焦点处使用细缝光阑进行傅里叶空间滤波；通过调节交叉偏振波晶体前后和晶体的旋转，在不产生超连续体的情况下，获得最高的xpw输出；利用第二偏振机构将高能量的输入基波反射，只透射xpw信号；通过第三偏振机构选出偏振方向与输入垂直的xpw信号；利用第二柱面镜进行准直光束。
16、进一步，所述利用第二偏振机构将高能量的输入基波反射时，还包括步骤：使用挡光装置挡住第二偏振机构反射的基波。
17、本专利技术的效果在于：本专利技术采用第一偏振机构位于啁啾脉冲压缩器前、方形光阑滤光、第一柱面镜聚焦、细缝光阑空间滤波、第二偏振机构为第三偏振机构反射大能量基波的技术手段，从提升偏振元件能够承受的能量、提升聚焦光束的空间分布、扩大焦点面积，三个方面进行非真空环境下xpw信号产生的提升。从而有效避免了第一偏振机构位于压缩器后由于输入功率密度过高而损坏的情况，提高了装置的能量输入。同时，方形光阑滤光，可以卡去原光束空间分布不均匀部分，提供平顶的光束，再使用第一柱面镜聚焦可以获得平顶光束，光束空间分布均匀。在焦点处使用细缝光阑进行空间滤波，去除了高频调制，进一步改善了光束空间分布，有利于xpw信号产生效率的提升，从而提高了装置的能量输出。并且应用于啁啾脉冲放大技术中，能够为后级放大提供更高能量的高对比度种子脉冲，进而在一定程度上减少后续系统放大压力。
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1.一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
5.如权利要求4所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
6.如权利要求1所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
7.如权利要求6所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
8.如权利要求6所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
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10.如权利要求9所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
11.如权利要求1所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
12.如权利要求1所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
13.如权利要求2所述的一种产生高能量交
14.一种采用权利要求1-13任意一项所述装置产生高能量交叉偏振波的方法，其特征在于，包括步骤：
15.如权利要求14所述的一种产生高能量交叉偏振波的方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
5.如权利要求4所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
6.如权利要求1所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
7.如权利要求6所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征在于：
8.如权利要求6所述的一种产生高能量交叉偏振波的装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：励钦翔，赵保真，王嘉豪，张晓华，吕冲，刘秋实，左深宇，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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