超短脈沖激光放大技術(shù)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀摘要自超短脈沖激光技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，各國(guó)研究人員一直在研究如何壓縮脈沖寬度，并提高脈沖功率。調(diào)Q激光器和鎖模激光技術(shù)的出現(xiàn)極大的壓縮了脈沖寬度。1985年，由D.Strickland和G.Mourou提出的啁啾脈沖放大（ChirpedPulseAmplification，CPA）使激光光強(qiáng)得到了極大提高。1992年A.Dubietis等人首次提出了光學(xué)參量啁啾脈沖放大（OPCPA）的概念，使激光光強(qiáng)進(jìn)一步提高，脈沖寬度進(jìn)一步縮短。如今，隨著超短脈沖激光放大技術(shù)及其它相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，脈沖峰值功率已經(jīng)可以達(dá)到太瓦（TW）甚至拍瓦（PW）量級(jí)。本文所要講述的是超短脈沖激光技術(shù)尤其是超短脈沖激光放大技術(shù)的發(fā)展過程，簡(jiǎn)述相關(guān)超短脈沖激光放大技術(shù)的原理，調(diào)Q脈沖的形成過程，鎖模激光器縱模被鎖定的過程，啁啾脈沖放大（CPA）的基本過程并介紹其中展寬器、放大器、壓縮器的基本情況，光學(xué)參量啁啾脈沖放大（OPCPA）和光參量放大的相關(guān)原理以及介紹超短脈沖放大技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：超短脈沖放大；調(diào)Q技術(shù)；鎖模技術(shù)；啁啾脈沖放大；光學(xué)參量啁啾脈沖放大ThedevelopmentandpresentsituationofthetechnologyofultrashortpulseamplificationAbstractSincethebirthoftechnologyofultrashortlaser,globalscientistshavebeenworkingouttocompresspulsedurationandenhancepulsepower.PulsedurationwascompressedwellbecauseofthebirthofQ-switchlaserandmode-lockedlasertechnology.In1985,thetheoryofChirpedPulseAmplification(CPA)whichwasraisedbyD.StricklandandG.Mourouenhancedthelaserintensitywell.In1992,theconceptofOpticalParametricChirpedPulseAmplification(CPA)whichwasraisedbyA.Dubietisfirstlyenhancedlaserintensityandcompressedpulsedurationmore.Now,asthedevelopmentofthetechnologyofultrashortlaseramplificationandotherrelevanttechnologies,pulsepowerhasreachedtheclassofTerawatt(TW),evenPetawatt(TW).Thisarticlewillintroducethedevelopmentofultrashortlaseramplificationtechnologyandrelevantprinciple,theformingprocessofQ-switchlaser,theworkingprocessofmode-lockinglasersystemandCPA,andthesituationofstretchers,amplifiersandcompressors,principleofOPCPAandOPA,therecentsituationsofultrashortlaseramplificationtechnologyandnewtechnologyofultrashortpulseamplification.Keywords:ultrashortpulseamplification;technologyofQ-switch;technologyofmode-locking;ChirpedPulseAmplification;OpticalParametricChirpedPulseAmplification;

目錄1. 緒論21.1 選題的背景及意義21.2研究進(jìn)展31.2.1國(guó)際進(jìn)展41.2.2國(guó)內(nèi)進(jìn)展62. 超短脈沖放大技術(shù)的相關(guān)基本理論72.1調(diào)Q激光器基本原理82.2鎖模激光技術(shù)102.3啁啾脈沖放大122.3.1超短脈沖的產(chǎn)生142.3.2展寬器和壓縮器152.4光學(xué)參量啁啾脈沖放大173總結(jié)20參考文獻(xiàn)211.緒論1.1選題的背景及意義超短激光一般指脈沖寬度小于100fs(10-15飛秒)的激光。超短激光由于脈沖寬度極小，經(jīng)放大并處理后可得到特別高的輸出功率。因此，脈沖極短和強(qiáng)度極高的超強(qiáng)超短脈沖可顯示出獨(dú)特的光波特性，并對(duì)研究重大科學(xué)問題領(lǐng)域有極大的幫助。超短脈沖激光系統(tǒng)在強(qiáng)場(chǎng)激光物理、激光核聚變、和軍事等領(lǐng)域都有著不可替代的作用。由于直接由激光振蕩器產(chǎn)生的超短脈沖能量會(huì)比較低，一般是在納焦（nJ）量級(jí)，峰值功率在兆瓦（MW）[1]，而相關(guān)領(lǐng)域?qū)敵龉β室筝^高，因此直接輸出的脈沖無(wú)法滿足。所以，各國(guó)科研人員一直在研究如何盡可能的提高超短脈沖的功率。由此可見，超短脈沖放大技術(shù)對(duì)于超強(qiáng)超短激光技術(shù)的發(fā)展有著重要的作用。但是，超短脈沖激光在直接放大過程中的能量提取效率非常小，很容易出現(xiàn)小尺度自聚焦等很多非線性效應(yīng)，并且受激光介質(zhì)破壞閾值的限制，進(jìn)入介質(zhì)進(jìn)行放大的脈沖功率不能太大[1]。人們起初嘗試通過增加激光的輸出路數(shù)以及在空間上擴(kuò)大激光器的輸出口徑來(lái)增大激光的輸出功率。但是增加激光器的輸出路數(shù)會(huì)帶來(lái)很多其他問題并且會(huì)導(dǎo)致成本的增加，激光器的輸出口徑受口前技術(shù)的限制不能做得特別大。因此脈沖激光器的功率有很長(zhǎng)一段時(shí)間都沒有太大提升。1985年，D.Strickland和G.Mourou提出可以將微波波段啁啾脈沖放大（ChirpedPulseAmplification，CPA）應(yīng)用于超短脈沖激光放大技術(shù)[2]。這一技術(shù)使人們?cè)讷@取高功率、高強(qiáng)度脈沖的能力上取得了巨大的進(jìn)步。1992年A.Dubietis等人提出了光學(xué)參量啁啾脈沖放大（OpticalParametricChirpedPulseAmplification，OPCPA）技術(shù)[3]，使激光光強(qiáng)進(jìn)一步提高，脈沖寬度進(jìn)一步縮短。超短脈沖激光放大技術(shù)是超短脈沖激光技術(shù)中較為重要的一部分。對(duì)于強(qiáng)場(chǎng)激光物理領(lǐng)域，通過放大脈沖功率，可能會(huì)觀測(cè)到新的物理現(xiàn)象，為物理學(xué)的發(fā)展帶來(lái)新契機(jī)。對(duì)激光核聚變、工業(yè)加工、軍事等領(lǐng)域也有著重大作用。1.2研究進(jìn)展自激光器出現(xiàn)以來(lái)，調(diào)Q激光器的出現(xiàn)使得脈沖寬度最短可達(dá)到納秒量級(jí)，鎖模激光技術(shù)更是使得到的脈沖寬度達(dá)到了皮秒或者飛秒量級(jí)。然而這之后脈沖功率卻沒有太大的提高。當(dāng)時(shí)的最常用的辦法是通過增加光束工作口徑以及束數(shù)來(lái)提高脈沖的峰值功率。這是因?yàn)楫?dāng)激光強(qiáng)度達(dá)到較高強(qiáng)度時(shí)，通過晶體的激光會(huì)發(fā)生一系列非線性效應(yīng)[4]，并且會(huì)對(duì)晶體造成損壞，因此這使得當(dāng)時(shí)無(wú)法將脈沖功率放大的太多。1985年，D.Strickland和G.Mourou提出了啁啾脈沖放大（ChirpedPulseAmplification，CPA）技術(shù)。這使得超短激光脈沖峰值功率得到了極大提高。其基本原理是先將脈沖展寬，使峰值功率降低，再讓激光通過晶體進(jìn)行放大。因?yàn)槿绻}沖光強(qiáng)太高，那么激光通過晶體時(shí)會(huì)有比較嚴(yán)重的非線性效應(yīng)。之后再通過色散元件將脈沖壓縮至展寬前，這樣便可極大的提高脈沖功率。然而啁啾脈沖放大技術(shù)也有其不足之處，比如輸出脈沖信噪比較高、光譜增益窄化效應(yīng)[5]對(duì)再壓縮脈沖寬度的影響、由于放大增益過程中的熱效應(yīng)而需要冷卻裝置以及單通增益低等。事實(shí)證明，這個(gè)問題的解決方案最早可以在第一次激光演示的時(shí)候被發(fā)現(xiàn)，但是最初的想法是為了解決一個(gè)不同的問題——雷達(dá)的功率限制。1985年，由GerardMourou領(lǐng)導(dǎo)的羅徹斯特大學(xué)(UniversityofRochester)的小組實(shí)現(xiàn)了這一技術(shù)，該技術(shù)被稱為啁啾脈沖放大(CPA)[2]，也可以應(yīng)用于光學(xué)領(lǐng)域，對(duì)激光科學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用具有革命性的影響。CPA的想法確實(shí)是簡(jiǎn)單而美麗：考慮到超短激光脈沖通過激光放大器而傳播遇到的限制，我們?nèi)ゲ倏v一個(gè)樣子可控的和可逆的超短脈沖，這樣激光放大器就不會(huì)遇到一個(gè)脈寬短功率高的脈沖，如此高的功率只有激光系統(tǒng)組件才能暴露其中。眾所周知，與標(biāo)準(zhǔn)反射和衍射光學(xué)元件的光學(xué)損耗的強(qiáng)度限制比那些非線性效應(yīng)和通過激光放大器傳播所造成的損傷要大得多。如果有一種方便的方法可以控制拉伸，放大，然后再將超短激光脈沖壓縮到其原始脈沖持續(xù)時(shí)間，就有可能繞過激光放大器的損傷限制，并將短脈沖激光擴(kuò)展到極端峰值功率。自從二十世紀(jì)六十年代誕生第一臺(tái)固體激光器以來(lái)，Kroll、Kingston以及Aknmanov和Khokhlov等人在同一時(shí)期提出的光參量放大（OpticalParametricAmplification，OPA）技術(shù)和光參量振蕩(OpticalParametricOscillation，OPO)技術(shù)開始飛速發(fā)展起來(lái)。1965年，OPA與OPO被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了[6-7]。1986年，Piskarskas等[8]又通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了OPA技術(shù)的一個(gè)特性——可以放大相位調(diào)制脈沖。OPA技術(shù)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）有較寬的增益帶寬；（2）高單通增益；（3）不存在粒子束反轉(zhuǎn)，因而也不會(huì)因?yàn)闊嵝?yīng)而帶來(lái)困擾（4）較寬的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍(5)放大后的脈沖對(duì)比度高（6）放大信號(hào)光束質(zhì)量好。1992年，A.Dubietis等人首次提出了光學(xué)參量啁啾脈沖放大（OpticalParametricChirpedPulseAmplification，OPCPA）技術(shù)，OPCPA技術(shù)結(jié)合了光參量放大技術(shù)和啁啾脈沖放大技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。其基本原理是由一些運(yùn)轉(zhuǎn)在高能量的激光器提供功率較高的的泵浦脈沖。泵浦脈沖要具有有比較窄的光譜寬度和較長(zhǎng)的脈沖寬度，然后將寬帶啁啾信號(hào)激光脈沖在非線性介質(zhì)中通過光參量放大過程進(jìn)行放大，以替代啁啾脈沖放大系統(tǒng)中的固體激光器對(duì)展寬后的激光脈沖的放大，最后再將脈沖壓縮回原脈沖寬度，以得到高輸出峰值功率的激光脈沖。OPA技術(shù)有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的特點(diǎn)——放大相位調(diào)制脈沖，這已經(jīng)被Piskarskas在1986年由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了。這證明了如果本征OPA增益帶寬比和信號(hào)光譜寬度相比時(shí)更寬，那么信號(hào)脈沖的相位調(diào)制在放大期間不會(huì)失真。它還證明了閑頻的頻率啁啾是相反的，這表明了信號(hào)光與閑頻光之間的相位結(jié)合。相比于啁啾脈沖放大技術(shù)，光學(xué)參量啁啾脈沖放大有以下優(yōu)點(diǎn)[4]：一是能顯著提高激光脈沖的信噪比；二是過程熱效應(yīng)?。蝗悄軠p小色散及降低B積分從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)輸出光束質(zhì)量；四是能進(jìn)一步提高超短超強(qiáng)脈沖峰值功率。利用CPA及OPCPA技術(shù)，目前世界多國(guó)已建成了1~10拍瓦級(jí)的超強(qiáng)超短脈沖激光器，且中國(guó)、美國(guó)及部分歐洲國(guó)家正計(jì)劃建設(shè)數(shù)百拍瓦（PW）級(jí)的超強(qiáng)超短脈沖激光器。1.2.1國(guó)際進(jìn)展2006年美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)了OmegaEP計(jì)劃。該激光系統(tǒng)包括四束激光，其中兩束輸出超短激光脈沖，脈寬為1ps~100ps，每束輸出2.6KJ，功率可達(dá)2~3PW。該裝置已于2008年建成。另外，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在實(shí)施BELLA計(jì)劃。利用與法國(guó)公司的合作，該計(jì)劃已經(jīng)建造起了輸出參數(shù)為40J、40fs、1Hz重復(fù)頻率的拍瓦級(jí)超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)。除此之外，美國(guó)羅切斯特大學(xué)以及勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也都計(jì)劃設(shè)計(jì)建造數(shù)百拍瓦級(jí)超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)，美國(guó)德克薩斯州立大學(xué)與內(nèi)布拉斯加—林肯大學(xué)也都已經(jīng)建立了拍瓦（PW）級(jí)的超強(qiáng)超短激光裝置的研究平臺(tái)。圖1OmegaEP裝置示意圖日本原子能研究所高等光子研究中心與加利福尼亞大學(xué)合作。在10Hz時(shí)產(chǎn)生了脈寬10fs、功率10TW的激光脈沖。1999年，K.Yamakawa等人繼續(xù)改進(jìn)系統(tǒng)，使壓縮后輸出的激光脈沖寬度為19fs，脈沖的能量為1.9J，輸出峰值功率為100TW。2002年，升級(jí)后的系統(tǒng)輸出脈沖寬度達(dá)到了33fs，能量達(dá)到18.15J，峰值功率0.55PW。2003年通過對(duì)泵浦源進(jìn)行改造，輸出能量進(jìn)一步提高，峰值功率達(dá)到了850TW。這是當(dāng)時(shí)此類激光裝置做到的最高功率水平。圖2日本PWM裝置與FFIREX裝置示意圖英國(guó)盧瑟福實(shí)驗(yàn)室建造的Vulucan裝置是一臺(tái)KJ級(jí)的釹玻璃激光器。在此基礎(chǔ)上改造的VulcanPetawatt于2002年開始運(yùn)行，當(dāng)時(shí)輸出功率為300TW，能量為250J，脈寬為700fs，其后又進(jìn)行了不斷的優(yōu)化改造,并于2004年實(shí)現(xiàn)了拍瓦輸出(能量為432J，脈寬為410fs)。圖3VulcanPetawatt光路示意圖歐洲正在籌劃實(shí)施的極端光設(shè)施計(jì)劃(ExtremeLightInfrastructure，可簡(jiǎn)稱為ELI)目標(biāo)是建造激光脈沖峰值功率可達(dá)200PW級(jí)的超強(qiáng)超短激光裝置。該計(jì)劃由來(lái)自10個(gè)國(guó)家和地區(qū)的30所科研機(jī)構(gòu)于2006年聯(lián)合向歐盟提出，且已被被納入了歐盟未來(lái)大科學(xué)裝置發(fā)展路線圖。俄羅斯應(yīng)用物理研究所也已經(jīng)提出了艾瓦中心(ExawattCenterforExtremeLightStudies，簡(jiǎn)稱為XCELS)計(jì)劃，該計(jì)劃主要用于極端光學(xué)研究。艾瓦中心計(jì)劃獲得200PW峰值功率的激光輸出，其激光裝置計(jì)劃包含12束15PW、脈沖寬度25fs超強(qiáng)超短激光，并通過相干合成技術(shù)以達(dá)到180PW的峰值功率輸出，最高甚至有可能達(dá)到200PW。國(guó)內(nèi)進(jìn)展2003年，中國(guó)工程物理研究院建造了脈沖寬度達(dá)50fs、能量達(dá)1J、峰值功率可達(dá)20TW的超短脈沖激光裝置。2004年，該院又將系統(tǒng)升級(jí)到峰值功率200TW、脈沖寬度為30fs的量級(jí)。上海交通大學(xué)以及北京大學(xué)近幾年也都已經(jīng)建成了峰值功率200TW量級(jí)的超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)研究平臺(tái)，并且正在擬定新的發(fā)展計(jì)劃。中國(guó)原子能科學(xué)研究院目前已經(jīng)建成了10TW級(jí)的超強(qiáng)超短激光和質(zhì)子加速系統(tǒng)研究平臺(tái)。上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置（SULF）于2017年實(shí)現(xiàn)了10PW功率輸出[9]。該裝置采用混合CPA-OPCPA技術(shù)，充分利用了啁啾脈沖放大（CPA）和光學(xué)參量啁啾脈沖放大（OPCPA）兩種激光放大技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)[10]。下一步計(jì)劃通過組束技術(shù)建成峰值功率100PW級(jí)的超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)。圖410PW級(jí)超強(qiáng)超短激光裝置示意圖(a)與該裝置的總體方案框圖(b)2超短脈沖放大技術(shù)的相關(guān)基本理論近幾年超強(qiáng)超短激光技術(shù)蓬勃發(fā)展，各國(guó)都在發(fā)展大型超強(qiáng)超短激光裝置。而如何使超短脈沖功率盡可能的被放大，且放大完成后還能使脈沖寬度不變寬，脈沖波形不失真等問題，就是超短脈沖放大技術(shù)所要解決的。下面介紹調(diào)Q、鎖模、啁啾脈沖放大和光學(xué)參量啁啾脈沖放大四種技術(shù)。2.1調(diào)Q激光器基本原理在泵浦剛啟動(dòng)時(shí)，把激光器的振蕩閾值調(diào)高，諧振腔的自激振蕩無(wú)法建立，這樣上能級(jí)粒子數(shù)可以積累的非常多，也就是反轉(zhuǎn)粒子數(shù)很高，高于閾值，然后當(dāng)上能級(jí)粒子數(shù)達(dá)到最多時(shí)，立刻降低閾值，這樣上能級(jí)粒子會(huì)在短時(shí)間內(nèi)躍遷到下能級(jí)，并釋放出大量能量，因而使得激光器的輸出脈沖可以有很高的峰值功率。下圖是長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的660nm紅光調(diào)Q小型固體激光器MRL-FN-660，可實(shí)現(xiàn)200~400mW的輸出功率，具有較高的穩(wěn)定性。單脈沖能量1μJ~20J可調(diào)，重復(fù)頻率為1Hz~200kHz，脈沖寬度0.8ns~200ns可調(diào)。圖5長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司MRL-FN-660下面對(duì)調(diào)Q的過程進(jìn)行具體分析。發(fā)生自激振蕩的閾值條件如下式所示：?nt其中τc=所以Δnt上述三式中g(shù)稱為模式數(shù)目，A21是自發(fā)躍遷概率，τc是光子在諧振腔中的壽命，Q值就是品質(zhì)因數(shù)，Q的定義式如下Q=2πν0ν0為激光中心頻率設(shè)諧振腔腔內(nèi)存儲(chǔ)的能量是W，δ設(shè)為光在諧振腔內(nèi)傳播時(shí)的單程能量損耗率，故而光在腔內(nèi)一次單程傳播的能量損耗為δW。設(shè)諧振腔的長(zhǎng)度是L，n是腔中放大介質(zhì)的折射率，c即是光速，則光在腔內(nèi)經(jīng)過一次單程傳播需要的時(shí)間為nL/c。所以光在腔內(nèi)每秒損耗的能量為δWc/nL。如此Q值可寫作：Q=2πν0上式中，λ0=c/ν0，是真空中的激光中心波長(zhǎng)。由式（2.3）和（2.5）可以了解到，當(dāng)λ與L一定時(shí)，Q值與δ（即諧振腔損耗）成反比，即腔內(nèi)損耗δ越大，Q值就越小，而因?yàn)閾p耗大，故而諧振腔不容易起振；而δ越小，Q值就越高，諧振腔越容易形成自激振蕩。因此，若想改變激光器自激振蕩的閾值，可以通過想辦法讓諧振腔的Q值（或者損耗δ）突然發(fā)生變化（Q升高，損耗減?。﹣?lái)完成。圖6所示的是調(diào)Q激光脈沖形成過程中圖6調(diào)Q激光脈沖建立過程在泵浦進(jìn)行的過程中，很大一部分時(shí)間內(nèi)光諧振腔處于高損耗（Q值較小）的狀態(tài)，所以閾值很高無(wú)法形成自激振蕩，因此上能級(jí)粒子數(shù)不停的積累，一直到了t0時(shí)刻，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)積累到了最大值。與此同時(shí)，諧振腔的腔內(nèi)損耗突然下降（Q值升高），自激振蕩的閾值也隨之減小，于是自激振蕩開始建立。由于此時(shí)上能級(jí)積累的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于閾值，因此增益介質(zhì)內(nèi)貯存的能量將會(huì)在非常短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變成受激輻射放出的能量，最終產(chǎn)生了峰值功率極高的短脈沖。由圖1還可以看出，調(diào)Q脈沖的建立是有過程的。當(dāng)Q值階躍上升時(shí)開始振蕩，在t=t0自激振蕩開始建立后的一段時(shí)間內(nèi)，諧振腔內(nèi)的光子數(shù)φ增長(zhǎng)一直較為緩慢。圖7從開始振蕩到脈沖形成的過程如圖2所示，t0~tD時(shí)刻，受激輻射躍遷的概率很小，這段時(shí)間自發(fā)輻射躍遷占優(yōu)勢(shì)。當(dāng)自激振蕩持續(xù)到了tD時(shí)，腔內(nèi)的光子數(shù)增加到了φD，之后光子數(shù)迅速增多，受激輻射躍遷很快超過自發(fā)輻射躍遷而占據(jù)了優(yōu)勢(shì)。光子數(shù)極快的增加，而反轉(zhuǎn)粒子數(shù)將會(huì)迅速下降。t=tP時(shí)刻，上能級(jí)還儲(chǔ)存的粒子數(shù)等于閾值所需要的上能級(jí)粒子數(shù)。光子的數(shù)量變到最多之后，由于反轉(zhuǎn)粒子數(shù)比閾值小，因此光子數(shù)減少的非?？臁Ｒ虼宋覀兛梢粤私獾?，調(diào)Q脈沖的功率最高的時(shí)刻是在發(fā)生反轉(zhuǎn)粒子數(shù)等于閾值所需的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)（t=tp）的時(shí)刻。由于光諧振腔Q值與諧振腔腔內(nèi)損耗δ成反比，所以改變腔內(nèi)損耗，就可以使Q值發(fā)生變化。用不同的方法去控制不一樣類型的腔內(nèi)損耗（反射損耗、衍射損耗、吸收損耗等）變化，就能得到多種不同的調(diào)Q技術(shù)。利用調(diào)Q技術(shù)，可以得到窄脈沖高功率的脈沖輸出。但是缺點(diǎn)是輸出脈沖的功率提升有限。2.2鎖模激光技術(shù)鎖模激光技術(shù)的發(fā)明，讓激光脈沖寬度壓縮到了皮秒甚至飛秒量級(jí)，是超短脈沖技術(shù)的一次進(jìn)步。鎖模即使各振蕩模式保持一定的頻率間隔，并使其具有確定的相位關(guān)系。這樣激光器就可以輸出一列具有固定的時(shí)間間隔的超短脈沖。鎖模的方法有很多種，比如主動(dòng)鎖模、被動(dòng)鎖模、自鎖模以及同步泵浦鎖模等等。主動(dòng)鎖模又包括振幅調(diào)制鎖模與相位調(diào)制鎖模兩種方法。下圖是英國(guó)LaserQuantum公司生產(chǎn)的gecco飛秒激光器，應(yīng)用了鎖模技術(shù)，平均功率600mW或800mW，脈寬15fs或20fs可選，重復(fù)頻率84MHz或100MHz。圖8gecco飛秒激光器接下來(lái)我們來(lái)分析一下鎖模的基本原理：把處于增益曲線中心的縱模當(dāng)作參考，各個(gè)相鄰的縱模的初相位差設(shè)成α，縱模的頻率間隔設(shè)成△ω。設(shè)第q個(gè)振蕩模為Eqt激光器腔內(nèi)的總光場(chǎng)表示為Et=由三角函數(shù)關(guān)系cosβ+可以得到E(t)=E0cosωAt=由式（2.6）~（2.9）可了解到，2N+1個(gè)振蕩縱模經(jīng)過相位鎖定后，總光場(chǎng)就成為了頻率是ω0的調(diào)幅波。A(t)是光的振幅。掌握了振幅A(t)的變化情況，就可以掌握激光特性。設(shè)α=0，At=由上式可知，A(t)為周期函數(shù)。為得到A(t)的變化情況，接下來(lái)分析其周期、極值、零點(diǎn)。由式（2.10）可求出A(t)的周期為2L/c，在一個(gè)周期內(nèi)，零點(diǎn)有2N個(gè)，極值點(diǎn)有2N+1個(gè)。t=0和t=2L/c時(shí)，A(t)取得極大值，因?yàn)锳(t)的分子分母同時(shí)為0，所以利用洛必達(dá)法則可得這兩個(gè)時(shí)刻振幅為（2N+1）E0。在t=L/c時(shí)，A(t)取得極小值±E0，當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，A(t)=E0，N為奇數(shù)時(shí)，A(t)=-E0。除了t=0、L/c、2L/c三個(gè)點(diǎn)之外，A(t)有2N-1個(gè)次極大值。我們可以把鎖模振蕩思考成僅有一個(gè)光脈沖在諧振腔內(nèi)一遍一遍的來(lái)回傳播。由上述分析可了解，激光器鎖模之后將會(huì)出現(xiàn)了以下幾種現(xiàn)象[19]；有一列間隔是τ=2L/c的規(guī)則脈沖序列最終會(huì)被激光器輸出；每個(gè)脈沖的寬度都與振蕩線寬的倒數(shù)近似相等；激光器輸出脈沖的峰值功率與E02（2N+1）2成正比，而自由運(yùn)轉(zhuǎn)的激光器的平均功率與E02（2N+1）2成正比。所以，由于鎖模，峰值功率增大了2N+1倍。多模激光器輸出的脈沖經(jīng)過相位鎖定之后獲得的結(jié)果是，得到了ψq+1-ψq=常數(shù)，因而最終輸出了一個(gè)脈沖寬度窄、峰值功率高的序列脈沖。鎖模技術(shù)雖然使輸出脈沖功率進(jìn)一步提升，但是提升的依然有限。2.3啁啾脈沖放大啁啾即光脈沖隨時(shí)間的變化而變化。如果一個(gè)光脈沖的瞬時(shí)頻率在時(shí)域增大（或減?。?，那么可以說該脈沖具有正啁啾（或負(fù)啁啾）。而啁啾脈沖放大則是先將初步得到的脈沖展寬，經(jīng)過放大之后再壓縮回原脈沖寬度，這樣就可以讓脈沖峰值功率由有較大的提升。該技術(shù)的基本設(shè)想是為了放大一個(gè)開始時(shí)沒有由于放大器中的光學(xué)非線性效應(yīng)作用而積累了自作用效應(yīng)（自聚焦、自相位調(diào)制、以及光學(xué)損耗）[12]具體過程如下：開始先使用展寬器(比如衍射光柵、棱鏡等相關(guān)色散器件)在原始脈沖進(jìn)入放大介質(zhì)之前，先將脈沖展寬：脈沖寬度在時(shí)間上被拉寬，因此峰值功率也隨之降低。展寬器的色散量越大，那么脈沖被展寬的程度越大，故而峰值功率下降的也就越多；隨后，展寬后的脈沖進(jìn)入放大介質(zhì)進(jìn)行放大，由于振蕩器輸出的脈沖已經(jīng)被展寬，所以可以提取更多的能量而不會(huì)對(duì)增益介質(zhì)造成損傷，且可以減小介質(zhì)中的非線性效應(yīng)；最后，完成放大后的脈沖進(jìn)入壓縮器（即色散器件）中，壓縮器具有同展寬器相反的色散極性，此時(shí)放大過后的脈沖中的啁啾可被部分或者全部補(bǔ)償，放大后的脈沖被壓縮回初始脈沖寬度（甚至可以達(dá)到傅里葉變換極限脈寬），脈沖峰值功率就可以得到非常大的提升。啁啾脈沖放大（CPA）技術(shù)首次使用較好的能量存貯介質(zhì)代替染料和激發(fā)物，如鈦：藍(lán)寶石、釹：玻璃（近幾年有了一些新的增益介質(zhì)）等。這種使用比較好的能量貯存介質(zhì)的啁啾脈沖放大（CPA）激光系統(tǒng)，與相同大小的染料與激發(fā)物系統(tǒng)相比，輸出的脈沖峰值功率要高出103～104倍[11]。啁啾脈沖放大技術(shù)對(duì)超短脈沖的放大有極佳的作用。圖3展示了CPA技術(shù)的基本振蕩器展寬器放大器壓縮器輸出脈沖振蕩器展寬器放大器壓縮器輸出脈沖將振蕩器生成的一個(gè)脈沖展寬。展寬后的脈沖光強(qiáng)也會(huì)降低。能量較低的脈沖，放大過程會(huì)比較容易，將儲(chǔ)存的能量從增益介質(zhì)中抽取出來(lái)之后，最后通過壓縮器將脈沖壓縮至展寬前的寬度。若要得到較高的峰值功率，在操作中必須保證比較高的保真度，所以要求光束衍射有限，脈沖要有最高的時(shí)間對(duì)比。2.3.1超短脈沖的產(chǎn)生1991年，W.Sibbett等[13]使用克爾透鏡鎖模得到了60飛秒的脈沖，此后，經(jīng)過各國(guó)科研人員的不斷努力，才讓啁啾脈沖放大系統(tǒng)有了一個(gè)功率高、穩(wěn)定性好的短脈沖光源。使用克爾透鏡生成超短脈沖，就是用鈦:藍(lán)寶石較大的帶寬以及與光強(qiáng)有關(guān)的折射率。圖4是簡(jiǎn)化了的激光腔示意圖。圖中的超短脈沖激光器是利用寬帶鏡以及鈦：藍(lán)寶石組成的。泵浦源是一個(gè)連續(xù)氬激光器。鈦:藍(lán)寶石除了作為放大器之外，還是一個(gè)和光強(qiáng)有關(guān)的透鏡，因?yàn)樗恼凵渎屎凸鈴?qiáng)有關(guān)。強(qiáng)度最高和帶寬最短的脈沖在此腔中都是穩(wěn)定的。為了使脈沖寬度變成最短，光腔中還需要一些頻率啁啾的鏡面或棱鏡來(lái)補(bǔ)償晶體中脈沖的色散[14]。輸出耦合器是楔形的，以消除Fabry-Perot效應(yīng)。輸出耦合器輸出耦合器鏡面寬帶鏡鈦：藍(lán)寶石寬帶鏡泵浦圖4超短脈沖激光腔原理圖2.3.2展寬器和壓縮器展寬器和壓縮器在對(duì)材料和特殊結(jié)構(gòu)的色散率的利用方面有共同之處?；谘苌涔鈻诺墓鈱W(xué)裝置可以實(shí)現(xiàn)高保真度的展寬比，這種裝置也是目前大功率CPA系統(tǒng)常用的。目前衍射光柵可以在大約1平方米的孔徑內(nèi)使用，這可以讓直接再壓縮后的脈沖功率超過1拍瓦。通過棱鏡裝置、光纖以及由體材料或多根光纖組成的布拉格光柵可以得到較好的展寬比和壓縮比。而利用體材料或者特殊設(shè)計(jì)的反射介質(zhì)堆（啁啾鏡）可以得到較小的展寬比和壓縮比。這些方法現(xiàn)在都在使用，具體要使用哪一種要根據(jù)CPA系統(tǒng)輸出脈沖的能量及脈沖寬度來(lái)確定。CPA過程會(huì)導(dǎo)致振幅及相位失真，使激光脈沖的再壓縮無(wú)法完美進(jìn)行，而且無(wú)法得到高峰值功率。要把脈沖寬度展寬或再壓縮很多個(gè)量級(jí)，需要高精度設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的光學(xué)元件，以及高精度制造的展寬器和壓縮器。展寬器和壓縮器經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生額外的時(shí)空失真。因?yàn)檫@個(gè)原因，以及為了縮小系統(tǒng)體積，展寬器和壓縮器通常會(huì)被設(shè)計(jì)成提供與能造成激光放大器中典型脈沖開始失真時(shí)所需脈沖能量相適應(yīng)的最小展寬比。一些失真導(dǎo)致了超短脈沖相位和光譜的改變，并且可能給脈沖再壓縮帶來(lái)困難。由于放大介質(zhì)的不均勻性、非線性和熱變形，放大過程中也有可能會(huì)出現(xiàn)額外的失真[15]。在短脈沖領(lǐng)域人們正在努力去實(shí)現(xiàn)高效的色散補(bǔ)償，并且也取得了成功。同時(shí)，可變色散控制已經(jīng)出現(xiàn)了而且已經(jīng)有了大量的實(shí)踐應(yīng)用。通過使用特殊的脈沖整形裝置（可以選擇性的延遲或減弱激光脈沖的獨(dú)立光譜元件）和利用空間光調(diào)制器或聲光可編程色散濾波器可以完成CPA系統(tǒng)中的高效的色散控制。如果利用叫做展寬器或（擴(kuò)展器）的光學(xué)裝置的共軛集超短脈沖激光的時(shí)域特性是有可能被進(jìn)行可逆操作的。超短脈沖的固有特性（該特性可以被用于脈沖的受控展寬和重壓縮）是具有較寬的光譜帶寬。只要相干光是由一定范圍的被認(rèn)真有序的人工合成出的波長(zhǎng)（比如鎖模激光器）就可以得到比較短的脈沖寬度。展寬器通過引入大型的，特性好的色散器（這是超短脈沖不同的光譜成分的時(shí)間延遲）來(lái)工作以便為了產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)的啁啾的光學(xué)脈沖。壓縮器的工作原理與展寬器相同，是用與展寬器產(chǎn)生的相似的色散，但是信號(hào)是相反的。最初產(chǎn)生于鎖模激光器的超短脈沖在脈沖展寬器中經(jīng)歷了展寬（到皮秒-納秒寬度），在激光放大器中放大到高能量，隨后再在壓縮器中被壓縮到初始的脈沖寬度。在如何使脈沖展寬或者壓縮較多的量級(jí)而又可以使脈沖不失真這一個(gè)問題上，最初的解決方法是利用匹配的展寬器及壓縮器。最初的CPA系統(tǒng)是通過單模光纖的正群速色散(長(zhǎng)波長(zhǎng)的光波比短波長(zhǎng)的傳播速度快)來(lái)展寬超短脈沖的頻率成分[16]。經(jīng)過光纖之后，展寬的脈沖長(zhǎng)波長(zhǎng)成分分在前，短波長(zhǎng)成分在后。將脈沖放大之后，再利用一對(duì)平行衍射光柵對(duì)放大后的脈沖實(shí)施壓縮，圖5是一對(duì)負(fù)群速色散(短波長(zhǎng)的光波比長(zhǎng)波長(zhǎng)的傳播速度快)的衍射光柵的示意圖。但是，因?yàn)楣饫w展寬器和衍射光柵壓縮器的色散性匹配的不是很好，故而再壓縮以后得到的脈沖也不是特別理想，導(dǎo)致了脈沖有了時(shí)間擺動(dòng)，使展寬比或壓縮比限制在了100左右。圖5平行衍射光柵壓縮器常用的壓縮器與展寬器[16]有光柵對(duì)、棱鏡對(duì)、啁嗽鏡、色散補(bǔ)償光纖以及啁啾布拉格光柵等。。2.4光學(xué)參量啁啾脈沖放大CPA技術(shù)固然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有一些缺陷。CPA技術(shù)在可壓縮的能量、脈沖寬度、預(yù)脈沖對(duì)比度和平均功率等方面都有較大的限制和困難。例如，（1）CPA脈沖能量的最終限制是由最后的壓縮器元件（一般是衍射光柵）的體型和損耗閾值決定的，而壓縮器元件直接暴露在了高能再壓縮后的脈沖中。大量的精力被用在了增加可用的光柵體積、光學(xué)損耗閾值，以及將相干瓦片光柵的孔徑做大。（2）在鈦藍(lán)寶石、鐿玻璃、鈮玻璃等最受歡迎的今天，輸出脈沖的帶寬受限于所使用的激光增益介質(zhì)。（3）預(yù)脈沖對(duì)比度很難再提高。在過去的20年中，CPA技術(shù)的一種不用直接激光放大器的新方式得到了迅速發(fā)展——即光學(xué)參量啁啾脈沖放大（OpticalParametricChirpedPulseAmplification,OPCPA）。OPCPA是一種非線性過程，與傳統(tǒng)的激光放大原理相比，具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如高增益、較短的增益介質(zhì)、大帶寬、脈沖對(duì)比度高、低熱負(fù)載等。這些優(yōu)點(diǎn)有利于獲取更高的信噪比、更短的脈沖寬度以及更大的聚焦強(qiáng)度。OPCPA的基本原理是由一些運(yùn)轉(zhuǎn)在高能量的激光器提供大功率高能量的抽運(yùn)脈沖。抽運(yùn)脈沖要有比較窄的光譜寬度以及較長(zhǎng)的脈沖寬度，然后在非線性介質(zhì)中通過光參量放大過程對(duì)一個(gè)寬帶啁啾信號(hào)激光脈沖進(jìn)行放大，以替代CPA激光系統(tǒng)中的激光放大器對(duì)寬帶啁啾脈沖的放大，最終再將脈沖壓縮至原脈寬以得到高輸出峰值功率的激光脈沖。圖6光參量啁啾脈沖放大基本原理示意圖OPCPA系統(tǒng)主要由四大部分組成：大能量的窄帶泵浦光系統(tǒng)、小能量的寬帶信號(hào)光種子源系統(tǒng)、高增益大帶寬的光參量放大（OPA）系統(tǒng)、展寬器以及壓縮器。除此之外，為了使信號(hào)光和泵浦光能夠在非線性晶體中有效耦合，非常重要的一點(diǎn)是信號(hào)光和泵浦光之間要精確同步。所以,如果要在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)信號(hào)光高質(zhì)量、高增益且穩(wěn)定的放大，那么必須要有：合理設(shè)計(jì)的光參量放大器、精確同步的信號(hào)光和泵浦光、穩(wěn)定并且光束質(zhì)量好的泵浦光。高輸出功率的OPCPA系統(tǒng)有幾個(gè)特點(diǎn)。通常情況下，這些大功率系統(tǒng)是用納秒或亞納秒Nd:glass或Nd:YAG激光脈沖做泵浦源。種子光源大部分是來(lái)自獨(dú)立的同步飛秒鈦：藍(lán)寶石激光。OPA會(huì)在簡(jiǎn)并、使用幾個(gè)放大器的階段使用。比如，最后的放大階段會(huì)用一個(gè)非線性晶體，這個(gè)晶體的體積可以長(zhǎng)的非常大以便承受高泵浦能量，比如KDP或LBO。這種系統(tǒng)與CPA系統(tǒng)相似，但是它是利用激光去泵浦非線性介質(zhì)（光學(xué)非線性晶體，比如硼酸鋇、硼酸鋰、磷酸二氫鉀）。通過非線性差頻生成參數(shù)化過程，這使得將高能納秒泵浦脈沖中的能量轉(zhuǎn)至展寬后的飛秒脈沖中成為了可能。記錄超短脈沖展寬的誘因（這里是與傳統(tǒng)的CPA技術(shù)做對(duì)比）非常重要：OPCPA是一個(gè)瞬間的過程，在這個(gè)過程中被展寬的信號(hào)和泵浦——通常是在高能量設(shè)備中納秒量級(jí)的——需要合適的脈沖寬度。OPCPA系統(tǒng)展現(xiàn)了許多有吸引力的特性，比如高增益，非常寬廣的光譜帶寬（這和增益的關(guān)系不大），光譜的可調(diào)諧性，以及很小的熱負(fù)載。這些特性使得OPCPA被廣泛的應(yīng)用于高能短脈沖激光前置放大階段，并且現(xiàn)在各國(guó)正計(jì)劃利用OPCPA產(chǎn)生比從CPA系統(tǒng)中生成的脈沖有更高的峰值功率和更短脈寬的激光脈沖。另一個(gè)引人矚目的應(yīng)用是提高預(yù)脈沖的對(duì)比度，這一方面OPCPA的表現(xiàn)很好的證明了它可以超越用來(lái)與之對(duì)比的基于直接激光放大的CPA系統(tǒng)。高脈沖對(duì)比度是高強(qiáng)度輻照實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，低強(qiáng)度脈沖顯著地改變了超短脈沖與物質(zhì)的相互作用，導(dǎo)致對(duì)結(jié)果的解釋相當(dāng)困難。OPCPA方案可以提供一個(gè)額外的的脈沖對(duì)比(>108)。光預(yù)脈沖和參數(shù)的超熒光(模擬激光放大器中被放大的自發(fā)輻射)可以被有效抑制的參數(shù)增益和通過一個(gè)泵浦脈沖寬度的短放大窗口。然而，目前仍有許多開放的問題，困擾著基于OPCPA的建立在在皮秒時(shí)間尺度上所傳遞的飛秒脈沖的時(shí)間對(duì)比。最后，OPA的一個(gè)重要性質(zhì)很少被提及，即如果每個(gè)泵浦光滿足信號(hào)光的相匹配條件，則OPA可使用復(fù)合泵浦光束。這種可能性是由參量放大過程的性質(zhì)決定的；泵與信號(hào)脈沖之間的相位差轉(zhuǎn)移到無(wú)用脈沖，從而補(bǔ)償了兩者之間的隨機(jī)差異。與單光束泵浦相比，多光束泵浦產(chǎn)生了大量的效益。利用多波束泵浦光學(xué)系統(tǒng)的能量組合，得到了一些作者的論證；放大的信號(hào)能量超過了單泵浦脈沖的能量，幾乎80%的轉(zhuǎn)換效率沒有影響脈沖時(shí)間剖面。一個(gè)OPA被幾個(gè)非相干和不相關(guān)的泵浦(Nd:YAG激光的二次和三次諧波)作為一個(gè)更普遍的例子被證明了。多波束泵浦的另一個(gè)相關(guān)特性也已經(jīng)被證明了，表明在適當(dāng)?shù)膸缀螚l件下使用多泵浦光束尤其可以在啁啾寬頻帶種子的情況下擴(kuò)展放大帶寬。多波束泵的方法也被認(rèn)為是可行的，也可以通過周期性的極化鈮酸鋰(PPLN)光參量振蕩器去泵浦相互不相干的光纖激光器（其光束通過相匹配的錐體進(jìn)行交叉）。下面我們?cè)賮?lái)簡(jiǎn)述一下光參量放大的基本原理：在光參量放大（OPA）過程中，有兩束泵浦光輸入，設(shè)Ep與Es共線入射到非線性晶體中。其中，Ep為強(qiáng)泵浦光，Es是弱信號(hào)光。dEp/dz≈0,，dEs/dz=0。由二階非線性效應(yīng)的三波耦合方程：dE1dzdE2dz=dE3dz式中deff為有效非線性系數(shù)?？傻玫较鄳?yīng)的耦合波方程dEdEs其頻率關(guān)系為ωp-ωs=ωi,相當(dāng)于有一個(gè)弱信號(hào)輸入的差頻過程。其邊界條件是：Ei(0)=0，Es(0)≠0。當(dāng)存在相位失配Δk≠0時(shí)，它們的解為：EE上述式中b=[Γb是凈增益系數(shù)，Ei是伴生波的光波電場(chǎng)。當(dāng)Δk>2T時(shí)，b是虛數(shù)，雙曲正弦函數(shù)也變成了正弦函數(shù)。非線性晶體中的光強(qiáng)呈現(xiàn)波動(dòng)形式，不會(huì)得到持續(xù)的增長(zhǎng)。因此，進(jìn)行光參量放大的必要條件是相位匹配，要想在非線性晶體中得到增益，半生光波一定要相位匹配。滿足相位匹配條件，Δk=0(b=Γ)的解有兩個(gè)：Esz=Eiz=i信號(hào)波Es被放大，伴生波Ei慢慢顯現(xiàn)，隨著傳播距離的變長(zhǎng)，在非線性晶體中兩個(gè)光波波均單調(diào)上升，可近似看成指數(shù)型的增長(zhǎng)，從泵浦光Ep的消耗中獲得了凈增益。在波耦合方程中Ei等價(jià)于Es，然而由于邊界值不同，解的表達(dá)式也有所區(qū)別。在放大過程中，根據(jù)Manley-Rowe關(guān)系[18]（在差頻過程中，每當(dāng)有一個(gè)高頻光子湮滅，就會(huì)同時(shí)有兩個(gè)低頻的光子生成，則兩個(gè)低頻光波在此過程中就可以得到增益），從泵浦光中得到數(shù)量一樣的光子，之后放大結(jié)合正反饋條件，就能建立起自激振蕩。隨著人們對(duì)超高功率（太瓦~拍瓦）、超短脈沖激光系統(tǒng)發(fā)展的興趣不斷增長(zhǎng)，OPCPA已經(jīng)被視作一項(xiàng)可行的技術(shù)，并且成為了目前的寬帶鈦：藍(lán)寶石激光系統(tǒng)最引人注目的替代品。近幾年基于OPA的大功率激光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正朝著更穩(wěn)定、更高功率以及更短的脈寬飛速進(jìn)步?，F(xiàn)在有眾多致力于相對(duì)緊湊、穩(wěn)定和高效的OPCPA系統(tǒng)。一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用來(lái)取代傳統(tǒng)的基于CPA技術(shù)的再生放大鈦藍(lán)寶石系統(tǒng)。寬帶振蕩器產(chǎn)生的1054nm的脈沖被放大到31mJ，然后再壓縮到310fs。長(zhǎng)脈沖寬度被認(rèn)為是在展寬器設(shè)置中出現(xiàn)的球形和色度錯(cuò)誤引起的。這項(xiàng)工作的另一個(gè)擴(kuò)展是基于一種新穎的混合啁啾脈沖擴(kuò)增方案，該方案使用單泵脈沖和聯(lián)合OPA和激光擴(kuò)增。兩種基于OPA技術(shù)的BBO晶體作為前端放大器，在一個(gè)10cm長(zhǎng)的Ti中實(shí)現(xiàn)了最后的放大階段:四通道結(jié)合中的藍(lán)寶石晶體。在兩個(gè)階段的OPA后的泵浦到信號(hào)轉(zhuǎn)換效率沒有超過1%，在最終的擴(kuò)增后增加到29%。放大后的輸出譜的傅氏變換極限經(jīng)過計(jì)算為30fs，但沒有實(shí)現(xiàn)壓縮。一種基于兩種BBOOPA晶體的激光系統(tǒng)被發(fā)展了出來(lái)，其總增益為108，能量轉(zhuǎn)換效率為23%。在10ns長(zhǎng)泵浦脈沖下，1053nm的種子光源被放大了。預(yù)脈沖的抑制是未來(lái)基于CPA的功率放大器所要解決的的一個(gè)重要問題。3.總結(jié)本文主要講述的是超短脈沖放大技術(shù)的發(fā)展歷程，以及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)國(guó)際研究進(jìn)展和國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展做了總結(jié)，對(duì)調(diào)Q脈沖技術(shù)、鎖模脈沖技術(shù)、啁啾脈沖放大（ChirpedPulseAmplification,CPA）技術(shù)和光學(xué)參量啁啾脈沖放大（OpticalParametricChirpedPulseAmplification,OPCPA）技術(shù)的發(fā)展過程做了簡(jiǎn)單介紹，同時(shí)敘述了幾項(xiàng)技術(shù)的基本原理。近幾年，在光學(xué)領(lǐng)域中，CPA的出現(xiàn)及其應(yīng)用，通過降低脈沖持續(xù)時(shí)間來(lái)提高峰值功率，使激光場(chǎng)發(fā)生了革命性的變化。我們?nèi)匀荒慷昧嗽S多科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新浪潮，這是由于這一重要的見解而產(chǎn)生的。CPA是目前科學(xué)研究中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)，在工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域也有應(yīng)用。光學(xué)參量啁啾脈沖放大技術(shù)由于具有啁啾脈沖放大不具有的優(yōu)點(diǎn)且能輸出波形更好功率更高的脈沖，所以正被越來(lái)越多的應(yīng)用。而新出現(xiàn)的混合CPA-OPCPA技術(shù)，結(jié)合了CPA與OPCPA兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，因而可以得到更大功率的脈沖輸出。相信未來(lái)幾年，我們可以看到輸出峰值功率可達(dá)數(shù)十拍瓦級(jí)的超強(qiáng)超短大型激光器的誕生。

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