飞秒光参量放大技术原理及应用.doc

飞秒光参量放大技术原理及应用第24卷第3期2007年5月量子电子CHINESEJOURNALOFQUANTUMELECTRONICSVl01.24NO.3Mav2007文章编号:1007-5461(2007)03-0273-10飞秒光参量放大技术原理及应用邱娉,王青圃,(山东大学信息科学与工程学院,张行愚,李永富山东济南250100)摘要:飞秒光参量放大技术是一种获得宽带飞秒脉冲的有效手段.首先介绍了飞秒光参量放大技术的基本原理,并通过数值模拟显示了群速度失配及位相失配对信号转换过程的影响.数值计算结果表明:群速度失配及位相失配会导致转换效率下降,群速度失配还会导致脉冲发生畸变.其次,综述了该技术在超短脉冲特别是周期量级脉冲产生方面的研究进展,并介绍了Baltuska等设计的可以产生3.9fs脉冲的非共线光参量放大装置.其中,详细讨论了超连续白光注入源,泵浦光角色散以及晶体选择三方面内容.最后介绍了该技术在高能飞秒脉冲产生方面取得的最新研究进展.关键词:非线性光学;飞秒光参量放大;周期量级脉冲;超连续白光;泵浦光角色散;非共线光参量放大;高能飞秒脉冲中图分类号:O437文献标识码:A1引言光参量产生(OPG)和光参量放大(OPA)技术极大地拓展了激光技术的应用范围.同利用增益介质的粒子数反转来获得光放大的常规光放大器相比,光参量放大技术的优点主要有:波长可调谐,高增益(10s10.),增益带宽大,光束质量较好等.飞秒光参量放大技术将飞秒技术与传统的光参量放大技术相结合,利用其上述优点,获得宽带,可调谐的飞秒脉冲输出.这极大地拓展了可获得的飞秒脉冲波长范围.例如目前利用BBO晶体作为工作介质的飞秒光参量放大技术已经十分成熟,产生的飞秒脉冲波长调谐范围覆盖了0.452.6m川.在中红外波段,利用KTiOPO4(KTP)晶体作为工作介质,已经产生了从2.54.4m可调谐的飞秒脉冲.这对于研究物质能级结构,特别是分子的振转能级具有重要意义.不仅如此,基于光参量放大技术增益带宽较大的优点,利用超连续白光作为注入源,通过不同的实验装置结构,可以获得周期量级光脉冲(即脉冲包络宽度与载波振荡周期相当)或是高能量的飞秒脉冲输出.前者对于研究物理,化学反应以及生物体中的超快现象必不可少3】.而后者对用于惯性约束核聚变的快点火装置具有十分重大的实际意义.本文首先介绍飞秒光参量放大技术的基本概念及原理,并通过数值求解耦合波方程直观地显示群速度失配及位相失配对信号放大过程的影响.然后综述了该技术在产生周期量级脉冲方面的研究进展,并就一套可以产生3.9fs脉冲的非共线光参量放大装置介绍其基本工作原理,详细讨论了超连续白光注入,泵浦光角色散以及晶体选择三方面内容.最后,介绍了该技术在产生高能量飞秒脉冲方面的最新进展并进行总结.基金项目:国家自然科学基金(69978009,60478017)收稿日期:200605-31;修改日期:2006-0626通信联系人274量子电子24卷2原理光参量放大是基于二阶非线性x()过程的频率转换技术.通过光波之间的相互耦合作用,能量较高的泵浦光(频率为)将能量转移给频率较低的信号光(频率为.)及闲频光(频率为i),并且频率之间满足=.+i(即能量守恒条件).为了获得高的转换效率,需要选择合适的非线性晶体以及取向以满足位相匹配条件Ak=k一.一ki=0(即动量守恒).其中:k,k.,ki分别是泵浦光,信号光和闲频光的波矢.在慢变包络近似下,描述飞秒光参量放大过程的耦合波方程由下式给出】r+Ssz0+Ssyg+1一g)A.=ApA*exkgzVp(i,ggtns.sszas.ssza.s一sc.p,(+si_g+1g)A.=iuJideftApAexp(i,(去+sp.9+Spyg+1gA-Aexp(-iAkz)(1)其中下标P,S,i分别代表泵浦光,信号光和闲频光;表示波矢的方向;A表示相应的复振幅包络(与电场强度的关系为E(z,t)=妄(,t)exp(ikz一t)+c.c.);表示群速度;表示中心频率(载波频率);n表示介质在中心频率处的折射率;s.,s,s分别表示光线方向单位矢量在坐标轴上的投影;de行表示参量放大过程的有效非线性光学系数.与普通连续波光参量放大相比,飞秒光参量放大处理脉冲之间的相互作用,在方程中体现为对时间的一阶导数项.如果泵浦光,信号光以及闲频光的群速度不一致,该项的存在将导致它们在时间上分开.定性地讲,信号光与泵浦光之间的空间走离(即光线单位矢量方向不重合)或时间走离(即群速度失配)一方面将影响转换效率,因为以上两者分别导致信号光和泵浦光在空间以及时间上分开,这将使信号光不能有效地从泵浦光抽取能量;另一方面会导致脉冲在空间或时间发生光束或波形畸变.同时,泵浦光,信号光以及闲频光中心频率之间的位相失配(即Ak在传输方向上的投影Ak0)会导致信号光能量向泵浦光回流,这也会降低转换效率.图1及图2通过数值求解非线性耦合波方程组(1)(3)直观的显示了时间走离及位相失配对光参量放大过程的影响.计算过程中假定初始信号光和泵浦光是脉宽相同的高斯脉冲,信号光峰值光强是泵浦光的4%并且忽略空间走离的影响(由方程中时间和空间一阶导数项的对易性可以NormalizedtimeNonnalizedtime-50510NormaliztimeFig.1Impactoftemporalwalkoffbetweenthesignalpulseandthepumppulseontheconversionefficiencyandthesisn?(a)N.rmanzed.upvelocitymismatch(1一去)=and(b)(1一去)TZNL:.Solidline:inputGaussianpulse;signalprofileafterpropagatingnormalizedpropagationdistanceZ/ZNL=10(dash),Z/ZNL=50(dot),andZ/ZNL=100(dashdot).Theconversionefficienciesareshowninthefigures(去一去)=andz/=吣cd(去一去)TZNL=.andz/桃=oo.nesond-inesandthedashlinesindicatethesignalpulseandthepumppulse,respectively.TheintensitiesarenormalizedwithrespecttothepeakintensityPooftheinputpumppulse,andtimewithrespecttothedurationoftheinputpumppulse.ZNL=了/(,/2P0pd.ff)看出:空间走离的影响与时间走离的影响相似,只是发生在空间域).三a置案暑loZ三l写口uI省一喜日0Z三ls口尝一口lll0N三ls口II!勺对l1l0N第3期邱娉等:飞秒光参量放大技术原理及应用275由图1(c)可以看出:存在群速度失配的情况下,随着传输距离的增大,信号脉冲将与泵浦脉冲在时间上发生分离由于光参量放大是光波之间的相互作用,即能量从泵浦光转移到信号光和闲频光,这表明只有信号光与泵浦光在时间上重合时才能实现有效的能量转移.如果它们的群速度不同,在传输过程中就会在时间上分开,导致信号光不能继续有效的从泵浦光中抽取能量.例如图1(a)所示:当Z/ZNL从10增大到100时,转换效率仅增长到2.21%,并且脉冲波形发生畸变;与之相比:图1(b)显示在没有群速度失配的情况下转换效率可以达到38.5%,并且无脉冲畸变发生.图1(d)中显示的泵浦光中心部分凹陷是由于泵浦脉冲中5-部分耗尽(能量转移到了信号光和闲频光)造成的,这表明OPA工作在饱和放大状态.由图2及其与图l(b)的对比可以看出:存在位相失配的条件下,转换效率显着降低;同时,随着传输距离的增大,信号光能量呈现震荡态势,即信号光能量处于增大一减小一增大的循环当中.这对应于位相失配导致的信号光能量向泵浦光能量回流,即信号光与闲频光又合成为泵浦光.因此,要获得高效的能量转换,必须确保相位匹配.通过选择合适的晶体以及取向,可确保Ak=0以提高转换效率.但一般不能确保相位失配,空间走离以及时间走离同时为零.在通常的共线(即泵浦光,信号光和闲频光的波矢方向相同)光参量放大装置中只需确保相位失配为零即可,因为在晶体长度不是很长的情况下,蚤.至0.耋.,藿o.0.一l0l2NormalizedtimeFig.2ImpactofphasemismatchonconversionefficiencyandsignalpulseprofileswithZ/ZNL:25(solid),50(dash),75(dot)and100(dashdot).Thecorrespondingefficienciesare0.7%,0.5%,0.07%and0.8%这一项对转换效率的影响是最大的.在非共线光参量放大(泵浦光和信号光波矢在非线性晶体内的夹角不为零)的情况下,由于泵浦光波矢方向与晶体光轴的夹角以及信号光与泵浦光波矢之间的夹角是两个独立的自由度,因此在某些晶体中,通过适当地选择这两个参量可以同时确保相位匹配以及群速度匹配.这有助于提高转换效率.此外,如果入射的信号光是宽带光(如超连续白光),通过调整晶体角度,可以使信号光的不同波长成分满足相位匹配得到放大,从而获得频率可调谐的飞秒脉冲输出.为了获得最高转换效率以及稳定输出,通常要求光参量放大器工作在饱和放大状态.此时,虽然增益系数较低,但能量抽取效率较高.同时,在饱和放大状态下,注入的种子光的能量起伏对输出脉冲稳定性及光束质量没有很大影响,从而确保输出稳定的飞秒脉冲.3应用举例3.1周期量级脉冲产生自从飞秒脉冲出现以来,人们一直致力于缩短脉冲宽度.这是因为飞秒脉冲,特别是仅包含一个或几个光学振荡周期的周期量级脉冲对于研究物理中的超快现象,追踪光化学和光生物学中的反应过程必不可少一个里程碑式事件是1999年的Nobel化学奖授予了AhmedZewail教授,他利用超快激光技术研究化学反应中分子中的原子是如何运动的.具体地讲:飞秒激光脉冲的超高时间分辨率为非线性光谱学【6j以及相干控制州0方面的研究工作提供了不可或缺的条件;紧凑的实验室用Tw级(1TW-10W)周期量级脉冲在产生相干软x射线方面取得了广泛应用1115.而超短脉冲的宽带特性使得它在需要尽可能短相干长度的应用(如光学相干层析摄影)中拥有广阔的前景在Ti:sapphire全固化飞秒脉冲激光器出现以前,人们通常采用染料作为飞秒激光器的工作介质早期工作利用光纤对染料激光器输出的飞秒脉冲进行压缩,以获取周期量级超短脉冲利用这种方法,Fork276量子电子24卷等获得了波长为620am,脉宽为6fs的输出【】.但脉冲能量仅为几nJ,而通常的应用需要脉冲能量达到水平.为此,Boyer等利用混合染料将脉冲放大到1,这以脉冲展宽到16fs为代价【】.自从利用Kerr透镜锁模的Ti:sapphire飞秒激光器出现以来,光参量放大技术成为人们获取宽带可调谐飞秒脉冲的普遍手段.初期的OPA装置采用共线结构,这导致可见光波段相位匹配带宽较窄.因此,尽管采用宽带可调谐的白光1921】或参量超荧光【】作为注入源,但获得的最短脉冲宽度仅为24fs.自从Driscoll与Gale等23,24】发现BBO晶体在400am光泵浦及利用非共线放大结构条件下所具有的优异性质后,成功地建成了由Ti:sapphire输出脉冲倍频光泵浦的光参量振荡器(OPO),它可以产生脉宽仅13fs的脉冲【剁.受到他们工作的启发,日本东京大学的Shirakawa等【】以及意大利的Cerullo研究小组【.】分别利用非共线OPA装置产生了脉宽为18.5fs以及11fs的脉冲.自此,利用非共线OPA装置产生周期量级脉冲成为人们研究的热点,利用该方式获得的最短脉冲纪录不断被打破.先是Shirakawa等【】对非共线OPA装置采用脉冲前(pulse-front,即脉冲的等强度面)匹配的方式,获得了最短为6.0fs的输出;此后,Baltuska等【8采用泵浦光角色散以及适应脉冲整形的方法将这一纪录提高到3.9fs.以下就他们设计的非共线光参Fig.3Schematicofexperimentalsetup引.量放大(NOPA)装置简述其工作原理【.】.该装置由三部分构成:(1)双通可见一近红外非共线光参量放大器(Double-passVisNIRNOPA),用于提供足够大的增益带宽来支持周期量级脉冲产生;(2)脉冲压缩装置(pulsecompressor),用于对输出信号脉冲进行压缩;(3)脉冲诊断装置(SHGFROG),通过计算机监测脉冲波形,光谱及相位对脉冲压缩器进行优化以确保最终输出脉冲宽度最短.整套装置的泵浦源由飞秒光纤振荡器与再生放大器构成,泵浦脉冲中心波长790am,脉宽120fs,能量0.15mJ,重复率为1kHz.以下着重介绍非共线光参量放大器的基本原理.3.1.1超连续白光泵浦源出射的泵浦光通过分束镜分为两部分:1的脉冲聚焦后入射到2mm厚的白宝石(sapphire)片,产生超连续白光作为信号光(即种子光).一般来说,通常的飞秒OPA装置采用弱的连续光或通过共线光参量产生过程(OPG)产生的光作为信号光【.,这种信号光的带宽很窄,不适合作为周期量级OPA装置的注入光源.这是因为:在满足傅氏变换极限的条件下,脉冲的时域脉宽与光谱域带宽乘积为一定值,如对于高斯脉冲ATAu=0.44,其中AT为脉宽,为带宽.如要产生5fs的脉冲,要求一88THz,这意味着中心波长为600nm的信号光脉冲对应的带宽90am.这是常规的连续光或共线OPG过程所无法提供的.而超连续白光正可以弥补这一缺点.超连续白光是波长范围很宽的相干光源,最早在体材料中发现.当皮秒或飞秒量级脉冲在体材料中传输时,各种空间及时间的高阶非线性效应以及色散的共同作用32-35】,会导致入射脉冲的光谱超加宽,带宽可以达到几百纳米甚至是上千纳米【36】.由此可见,利用超连续白光作为注入源可以支持周期量级脉冲产生.在材料选择方面,如果利用玻璃作为产生超连续的介质,由于其损伤阈值较低,需要使其不断旋转以确保材料不会产生光学损伤引.与之相比,sapphire具有损伤阈值高的优点,从而无需不停旋转材料.因此,该实验装置以及其它的一些利用白光注入的OPA装置2,19】利用sapphire产生超连续.此外,在实际应用中,通过调整焦点在晶体中的位置以及入射光能量,可以获得稳定的白光输出.通常注入光能量为12,这可以保证形成稳定的单丝超连续.如果注入能量大于2,容易导致源于高阶非线性过程以及第3期邱娉等:飞秒光参量放大技术原理及应用277调制不稳定性的锥形发射以及多丝形成19,这将使信号光束质量下降,不利于后续放大.由于白光的光谱范围很宽,该实验装置利用反射球面镜对其进行准直,这样可以避免通常透射玻璃透镜引入的色差,同时还可以避免色散导致的脉冲展宽.准直后的白光入射到间隔约为50cm的45.石英棱镜P1,P2以及平面镜构成的预压缩器进行压缩以确保与泵浦光的时间同步.该预压缩器起到三个作用:(1)通过调整刀片的插入深度,可以消除较强的入射光()tcut-.fr,即1的790am光),避免非共线光参量放大器对其进行不必要的放大;(2)通过调整棱镜P2的插入深度,可以控制透射的最短波长(Ah.i.);(3)通过调节预压缩器的色散,可以优化最终的光谱形状以及脉冲宽度.压缩后的白光光谱如图4所示.压缩后的种子光光谱覆盖了450800am,经过潜望镜系统偏振旋转90.(作为BBO晶体的0光注入),经过可变延迟后入射到BBO晶体进行双通放大.喜昌董.量0Z450500550600700800Fig.4Whitelightspectrumafterprecompression.引.h.r.nand)cut-offcaxlbecontrolledthroughtheinsertiondepthoftheprismandtheblade,respectivelyFig.5Angulardispersionofthepumpbeam测.Broadbandemissionofsuperfluorescencewithinthenarrowestpossiblesolidanglecaneffectivelyextendthephase-matchbandwidth3.1.2泵浦光角色散经过分束镜透射的另一束光(能量0.15mJ)经过0.4mm厚的SHG晶体后倍频,通过空间滤波后获得中心波长为395nm,能量为0.05mJ的泵浦光.厚度为10cm的体石英材料对泵浦光进行展宽,这一方面可以降低泵浦光强,使得后续的非共线光参量放大可以采用共焦泵浦结构;另一方面,也可以适当放宽对种子光预压缩的要求泵浦光经过棱镜P3产生角色散后同信号光一起入射到BBO晶体以对其进行放大.令泵浦光产生角色散的原因是:泵浦光本身是宽带光,对应于不同的泵浦波长,参量荧光锥(由于OPG过程导致的参量下转换光在空间上形成以泵浦光为中心的锥形发射)的空间位置并不重合如果泵浦光准直后泵浦,信号光的宽带特性,有限尺寸以及参量荧光锥的空间不重合,将导致放大的信号光会在信号光与泵浦光构成的平面内空间发散,同时伴随着空间啁啾(即不同频率成分在空间中的位置不同),这将导致信号光光束质量劣化,从而对第二次放大造成很大影响.如果令泵浦光产生合适的角色散(即泵浦光的空间指向不同),可以使得参量荧光锥在信号注入位置获得最大程度的重合,这将确保在最小的立体角内参量荧光发射带宽最宽,从而获得宽带放大以及优良的脉冲质量,如图5所示同时,由于采用了共焦泵浦结构,输出脉冲光束质量也得到显着提高.3.1.3OPA晶体选择BBO晶体具有损伤阈值高,非线性光学系数大的优点.特别是当利用400am光泵浦以及I类相位匹配条件(eo+O)下,如果信号光与泵浦光之间的夹角为3.7.(信号光更靠近晶体光轴),泵浦光与光278量子电子24卷轴间的夹角为31.5.,信号光波长位于500am到800am的很宽范围内,信号光与闲频光的群速度失配l1/vg一ll(vgiCOS)l<100fs/mm(a为信号光与闲频光波矢之间的夹角),并且在560am一680am范围内1/vg8一ll(vgiCOS)0【37J.理论研究表明:减小信号光与闲频光之间的群速度失配可以增大相位匹配带宽【38.因此,在上述工作条件下,BBO晶体对可见光的放大带宽达到200THz39,40】.由前文所举例子来看:这完全支持周期量级脉冲的放大.此外,一方面信号光与泵浦光之间的群速度失配1/v.一ll(vCOS)较小(为信号光与泵浦光之间的夹角),约为100fs/mm.】;另一方面,泵浦光(e光)光线方向与波矢方向的夹角4.2.与3.7.十分接近,这确保了信号光和泵浦光光线方向的重合.以上两者都有利于信号光有效地从泵浦光抽取能量.因此,BBO晶体是用于产生可见光波段周期量级脉冲OPA装置的最佳选择.3.1.4脉冲压缩及结果信号光经过参量放大后,入射到脉冲压缩器.此时的信号光能量为5,波长范围覆盖了480800am,脉宽为300fs.为获得周期量级脉冲,需要将信号光进行压缩.脉冲压缩器由啁啾镜CM1及CM2,光栅GR,球面镜SM以及变形镜组成.为了获得最大限度的压缩,需要检测脉冲的波形,光谱以及相位以判断压缩结果.为此,压缩后的脉冲入射到脉冲诊断装置SHGFROG(频率分辨光学快门)进行脉冲标记以便对输出脉冲开展适应整形压缩.从探测到的FROG信号可以得到脉冲的波形,光谱以及啁瞅量,通过计算机控制静电调整器可以改变变形镜的表面形状以对压缩过程进行优化.由于入射到变形镜表面的信号光经过光栅GR后产生空间啁啾,因此,通过调整变形镜的表面形状就可以方便地调节不同波长成分的延迟,从而确保光谱域相位较为平坦以获得最短脉冲输出.经过适应整形压缩,最终测得的周期量级信号光输出光谱及波形如图6及图7所示.兽昌.g量0ZFrequency/THzWavelengtnmFig.6Spectraofthesignalpulsebefore(shadedcontour)andafter(circle)optimizationwithspectralphasesbefore(dot)andafter(dashdot)optimization茸兽.g要oZTime/fsFig.7Signalprofilesbefore(shadedcontour)andafter(solid)optimizationwithtemporalphaseafter(dot)optimization由图6可以清楚看到:优化后的脉冲光谱域相位十分平坦,而且光谱很宽,覆盖了从480,-800am的范围.变换到时间域后,对应的脉冲宽度(FWHM,半高全宽值)达到3.9fs.如果假定中心波长为600am则该周期量级脉冲仅包含两个光学振荡周期.因此,利用非共线光参量放大技术,结合适应脉冲整形压缩技术,可以获得周期量级飞秒脉冲.3.2高能飞秒脉冲产生中心波长为1053am的飞秒光源一直是人们研究的热点,因为该波长正是惯性约束聚变快点火装置中大口径钕玻璃放大器的工作波长.特别是高能量的1053am飞秒光源可以减小后续放大过程中的增益窄化问题,易于获得超短脉冲输出.然而,通常采用的飞秒光参量放大装置最大仅能获得几十微焦的能量输出41,42】,这远远不能满足实际应用的需要.最近,研究人员利用Tw级高能量激光脉冲泵浦以及扩大光斑尺寸(这可以确保在不损伤晶体的前提下获得高能量输出)的方法,成功获得了毫焦级1053am飞秒脉第3期邱娉等:飞秒光参量放大技术原理及应用279冲输出43.实验装置如图8所示.该装置采用两级放大的结构以获得高能量输出.泵浦源是10TW级的whitelightseedFig.8SchematicofthemJopticalparametricamplifier3DID4:dichroicmirror;LN:15mmLiNbO3with-60mmand0=46.5.Wavelength/rimFig.9Signalspectrumwithoutputpulseenergyof4.05mJ3Ti:sapphireSILEXI系统.泵浦光中心波长800am,重复率为10Hz,脉宽81fs,输出能量80mJ(作为比较,通常商业化的Ti:sapphire飞秒再生放大器输出能量仅为500).经过第一片分束镜后,一束光(能量为量级)聚焦后入射到长为5mm的Ti:sapphire片产生超连续白光.对其进行准直以及滤波后,获得中心波长为1053am的宽带超连续白光作为信号光注入第一块LiNbO3晶体.由于BBO晶体的长波长截止2.6m,而在800am泵浦条件下闲频光波长为3.3m,因此BBO对闲频光的吸收将不利于参量放大过程.与之相比,LiNbO3晶体的长波长截止5.5m,适于作为中红外OPA工作介质.另一束光经过望远镜系统(图中未示)准直扩束后入射到第一块LiNbO3晶体,晶体表面光斑直径为30mm(作为比较,通常实验室用的低能量OPA装置光斑尺寸仅为<1mm量级).从第一块晶体出射的泵浦光和信号光经过二色分束镜分束后,通过调整泵浦光(800am)的延迟,同时入射到第二块LiNbO3晶体进行第二级放大.经过二色分束镜D4分束后最终获得放大后的中心波长为1053am的信号脉冲.通过调节晶体取向以及泵浦光和信号光之间的延迟,可以获得最大能量为4.05mJ的信号脉冲输出,相应的转换效率5%.对应的信号脉冲的光谱如图9所示.图9中,800nm波长处残留的小峰是经二色分束镜部分反射的泵浦光.由图9可以清楚地看出:信号光中心波长处(1053am处)有明显凹陷,同时光谱边缘较陡峭,这都意味着实验装置工作在饱和放大状态正如前文所述,要获得稳定的信号脉冲输出,需要使光参量放大装置工作在饱和放大的状态.有信号光注入的情况下更容易达到饱和放大.实验表明,泵浦光能量为73.2mJ时,在没有超连续白光注入的条件下(即第一块晶体用作光参量产生装置,通过参量下转换过程获得1053am信号光注入第二块LiNbO3晶体进行放大)输出信号光能量为2.59mJ,能量起伏达6.1%;与之相比,有注入条件下输出信号光能量为3.69mJ,能量起伏仅为1.2%.由此可见,在有注入条件下,信号光的能量以及稳定性都得到显着提高,这对于后续放大过程十分有利利用单发自相关测量可以获得脉冲宽度(FWHM值)为93fs.由于光谱宽度为40am,得到时间带宽积为1.如果假定脉冲波形为高斯型,则偏离傅氏变换极限0.44.这是由于脉冲的啁啾没有被补偿.通过插入色散元件可以补偿啁啾并进一步对其进行压缩.该信号脉冲已被展宽为4.04as,下一步将作为注入源入射到钕玻璃主放装置.可以期待利用该注入源最终可能获得kJ级能量输出.量子电子24卷4总结与展望综上所述:基于非线性光学的传统的光参量放大技术与飞秒技术相结合,不论是在获得周期量级脉冲还是在作为惯性约束聚变的注入源方面都取得了令人瞩目的成就.这将为人们研究客观物质世界提供极端实验条件,使研究工作达到前所未有的深度.可以预见飞秒光参量放大技术的持续进步,将推动该技术在更多的领域内取得更为广泛的应用.参考文献:ZhangJY,XuZY,KongYF,eta1.Highlyefficient,widelytunable,10Hzparametricamplifierpumpedbyfrequency-doubledfemtosecondTi:sapphirelaserpulsesJ.App1.Opt.,1998,37(15):3299-3305.GaleGM,GallotG,eta1.Generationofintensehighlycoherentfemtosecondpulsesinthemid-infraredJ.Opt.Left.,1997,22(16):1253-1255.KobayashiT,ShirakawaA,FujiT.Sub-5-fstransform-limitedvisiblepulsesourceanditsapplicationtoreal-timespectroscopyJ.IEEESelectTopicsofQuantumElectron.,2001,7(4):525-538.RiedleE,BeutterM,LochbrunnerS,eta1.Generationof10to50fspulsestunablethroughallofthevisibleandtheNIRJ.App1.Phys.B,2000,71(3):457-465.ZewailAH(Ed).FemtochemistryM】.Singapore:WorldScientific,1994,180.Chergui(Ed).FemtochemistryM.Singapore:WorldScientific,1997.BardeenCJ,WangQ,ShankCV.SelectiveexcitationofvibrationalwavepacketmotionusingchirpedpulsesJ.Phys.Rev.Lett.,1995,75(19-6):3410-3413.KohlerB,YakovlevVV,eta1.QuantumcontrolofwavepacketevolutionwithtailoredfemtosecondpulsesJ.Phys.Rev.Lett.,1995,74(17-24):3360-3363.YakovlevVV,BardeenCJ,CheJ,eta1.ChirpedpulseenhancementofmultiphotonabsorptioninmoleculariodineJ.Comp.Phys.,1998,108(6):2309-2313.BardeenCJ,CheJ,WilsonKR,eta1.QuantumcontrolofNaLIphotodissociationreactionproductstatesbyultrafasttailoredlightpulsesJ.s.Chem.,1997,101(20):3815-3822.DrescherM,HentschelM,KienbergerR,eta1.X-raypulsesapproachingtheattosecondfrontierJ.Science,2001,291:1923-1927.ChangZ,RundquistA,WangH,eta1.GenerationofcoherentsoftX-raysat2.7nmusinghighharmonicsJ.Phys.Rev.Lett.,1997,79(16-20):2967-2970.ChangZ,RundquistA,eta1.Generationofcoherent,femtosecond,X-raypulsesinthewaterwindowJ.IEEESe1.Top.Quant.Electron.,1998,4(2):266-270.PaulPM,TomaES,eta1.ObservationofatrainofattosecondpulsesfromhighharmonicgenerationJ.Science,2001,292:1689-1692.BrabecT,KrauszF.Intensefew-cyclelaserfields:frontiersofnonlinearopticsJ.Rev.Mod.Phys.,2000,72(2):545.591.DrexlerW,MorgnerU,ArtnerFXK,eta1.Invivoultrahigh-resolutionopticalcoherencetomographyJ.Opt.Lett.,1999,24(17):1221-1223.ForkRL,BritoCruzCH,BeckerPC,eta1.CompressionofopticalpulsestosixfemtosecondsbyusingcubicphasecompensationJ.Opt.Lett.,1987,12(7):483-486.BoyerG,FrancoM,ChambaretGP,eta1.Generationof0.6#Jpulsesof16fsdurationthroughhigh-repetitionrateamplificationofself-phasemodulatedpulsesJ.App1.Phys.Left.,1988,53(10):823-825.第3期邱娉等:飞秒光参量放大技术原理及应用28119ReedMK,SteinerShepardMK,NegusDK.Widelytunablefemtosecondopticalparametricamplifierat250kHzwithaTi:sapphireregenerativeamplifierJ.opt.Lett.,1994,19(22):18551858.20ReedMK,ArmasMS,Steiner-ShepardMK,eta1.30fspulsestunableacrossthevisiblewitha100kHzTi:sapphireregenerativeamplifierJ.opt.Lett.,1995,20(6):605608.21GreenfieldSR,WasielewskiMR.NeartransformlimitedvisibleandnearIRfemtosecondpulsesfromopticalparametricamplificationusingTypeIIbeta-bariumborateJ.Opt.Lett.,1994,20(12):1394-1397.22TrapaniPDi,AndreoniA,SolciaC,eta1.Matchingofgroupvelocitiesinthree-waveparametricinteractionwithfemtosecondpulsesandapplicationtotraveling-wavegeneratorsJ.Op