技术摘要：
本发明涉及一种基于超短脉冲光参量放大中的泵浦种子同步系统及方法，包括：分束器、正色散介质、负色散介质、第一非线性晶体、第二非线性晶体、第三非线性晶体、可变延时组件、分束片、多通道光谱仪和反馈控制回路；利用分束器、正色散介质和负色散介质得到正啁啾激光  全部
背景技术：
光学参量啁啾脉冲放大技术是目前超短脉冲技术中获得超高峰值功率的最有前 途的技术。特别是采用超短脉冲作为泵浦源时可以利用比较短的非线性晶体，来提高非线 性晶体的参量增益带宽，从而获得较宽的光谱输出。 从提高脉冲时域对比度方面来说，超短脉冲泵浦的光参量放大器具有极大的优越 性。理论上，由于光参量啁啾脉冲放大只在泵浦光持续时间内具有参量增益，因此采用皮秒 或亚皮秒脉冲作为泵浦源，能进一步提高光参量啁啾脉冲放大系统在ps时间尺度的时域对 比度。然而，由于泵浦脉冲的持续时间只有1～2ps甚至数百fs，因此对泵浦光和种子光之间 的时间同步性提出了极为苛刻的要求。 已有的相对成熟的泵浦种子同步方案有：(1)泵浦光和飞秒种子光来源于同一个 超宽带飞秒振荡器；(2)飞秒种子源和泵浦光种子源来源于不同的振荡器，但是通过外部电 路控制实现飞秒种子源振荡器和泵浦光种子源振荡器之间的同步锁定。然而这些方案仅仅 是对振荡器(或初始种子信号)之间进行了同步锁定，而为了达到毫焦耳量级的皮秒泵浦 光，泵浦光的放大光程长度可达数百米甚至上千米。因此环境的温度波动、激光光路中光学 元器件的温度波动、光学平台的机械振动等，会导致泵浦与种子之间的相对时间抖动随机 变化，且抖动范围很容易超过泵浦脉冲的持续时间，使得泵浦光与种子光在时域重合度上 发生偏离甚至分离，严重影响参量放大过程的稳定性，最终影响整个激光系统的稳定性。因 此，已有的同步方案并不能完全满足参量放大过程中皮秒泵浦光与种子光(信号光)之间飞 秒量级的时间同步要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于超短脉冲光参量放大中的泵浦种子同步系统及方 法，能够将泵浦与种子之间相对时间延迟锁定在几十飞秒的抖动范围内，从而提高光参量 啁啾脉冲放大系统的稳定性。 为实现上述目的，本发明提供了如下方案： 一种基于超短脉冲光参量放大中的泵浦种子同步系统，包括：分束器、正色散介 质、负色散介质、第一非线性晶体、第二非线性晶体、第三非线性晶体、可变延时组件、分束 片、多通道光谱仪和反馈控制回路； 所述分束器用于将接收到的种子激光分束为第一路种子激光、第二路种子激光和 第三路种子激光； 所述第一路种子激光经过延迟后射入所述正色散介质，所述正色散介质用于将延 迟的第一路种子激光展宽为正啁啾激光脉冲，所述正啁啾激光脉冲射入所述第一非线性晶 4 CN 111600189 A 说　明　书 2/6 页 体； 所述第二路种子激光经过延迟后射入所述负色散介质，所述负色散介质用于将延 迟的第二路种子激光展宽为负啁啾激光脉冲，所述负啾激光脉冲射入所述第二非线性晶 体； 所述第三路种子激光射入所述第三非线性晶体； 所述可变延时组件用于将接收到的泵浦激光进行延迟，延迟的泵浦激光射入所述 分束片，所述分束片用于将接收的所述延迟的泵浦激光分束为第一路泵浦激光、第二路泵 浦激光和第三路泵浦激光； 所述第一路泵浦激光射入所述第一非线性晶体，用于对所述正啁啾激光脉冲进行 放大；所述第二路泵浦激光射入所述第二非线性晶体，用于对所述负啁啾激光脉冲进行放 大；所述第三路泵浦激光射入所述第三非线性晶体，用于对所述第三路种子激光进行放大； 所述多通道光谱仪用于分别记录第一波长和第二波长，所述第一波长为放大的正 啁啾激光脉冲的波长，所述第二波长为放大的负啁啾激光脉冲的波长； 所述反馈控制回路用于根据所述第一波长和所述第二波长，利用所述可变延时组 件调节所述泵浦激光的光程，使所述泵浦激光和所述第三路种子激光同步。 可选的，所述正色散介质的啁啾系数为αI，所述负色散介质的啁啾系数αII，其中， αI＞0，αII＜0，|αI αII|≤Δ1，Δ1为第一设定阈值。 可选的，所述可变延时组件包括步进电机和压电陶瓷。 可选的，所述正色散介质为SF10玻璃。 可选的，所述负色散介质为光栅对。 可选的，所述种子激光为飞秒脉冲，所述泵浦激光为皮秒或亚皮秒脉冲。 一种基于超短脉冲光参量放大中的泵浦种子同步方法，所述基于超短脉冲光参量 放大中的泵浦种子同步方法应用于所述的基于超短脉冲光参量放大中的泵浦种子同步系 统；所述基于超短脉冲光参量放大中的泵浦种子同步方法包括： 获取多通道光谱仪采集的第一波长和第二波长； 将所述第一波长和所述第二波长作差，得到波长差； 获取啁啾系数；所述啁啾系数为正色散介质的啁啾系数或负色散介质的啁啾系 数； 根据所述啁啾系数和所述波长差，利用可变延时组件调节泵浦激光的光程，使所 述泵浦激光和第三路种子激光同步。 可选的，所述根据所述啁啾系数和所述波长差，利用可变延时组件调节泵浦激光 的光程，使所述泵浦激光和第三路种子激光同步，具体包括： 利用所述可变延时组件调节所述泵浦激光的光程，使公式 成 立，当所述公式 成立时，所述泵浦激光和所述第三路种子激光同步，其 中，c为光速，α为啁啾系数，Δλ为波长差，λ0为初始中心波长，Δ2为第二设定阈值，Δτ为时 间抖动。 5 CN 111600189 A 说　明　书 3/6 页 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果： 本发明提供了一种基于超短脉冲光参量放大中的泵浦种子同步方法及系统，利用 正啁啾激光脉冲和负啁啾激光脉冲相反的光谱时域分布特性，使得泵浦激光在同一时刻对 正啁啾激光脉冲和负啁啾激光脉冲不同的光谱元进行参量放大，提高光谱变化的分辨能 力，然后采用多通道光谱仪记录第一波长和第二波长，最后反馈控制回路根据第一波长和 第二波长，利用可变延时组件调节泵浦激光的光程，能够将泵浦激光与种子激光之间相对 时间延迟锁定在几十飞秒的抖动范围内，实现泵浦种子同步，从而提高了光参量啁啾脉冲 放大系统的稳定性。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。 图1为本发明实施例所提供的一种基于超短脉冲光参量放大中的泵浦种子同步系 统的光路示意图； 图2为本发明实施例所提供的基于啁啾脉冲参量增益谱反馈的泵浦种子同步原理 示意图； 图3为本发明实施例所提供的一种基于超短脉冲光参量放大中的泵浦种子同步方 法流程图。