本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器。
背景技术：
受激布里渊散射(sbs)因其在相位共轭，脉冲压缩，光束的时间和空间整形，慢光和光束合成等方面的出色性能而众所周知，具有结构简单、自泵浦和放大等特点。sbs脉冲压缩是一种布里渊放大过程，将泵浦光束转换为斯托克斯(stokes)光束的转换效率很高，同时显著降低脉冲持续时间。通过这种技术将线性偏振的入射光束注入sbs脉冲压缩器并聚焦到sbs单元中，在焦点处产生向后散射的stokes光束。根据布里渊放大原理，后向散射stokes光束在相互作用过程中耗尽了正入射(与stokes光反向传播)的泵浦光束，在此过程中，stokes脉冲的上升沿扫过并耗尽泵浦脉冲的剩余部分(脉冲后沿)，将来自泵浦脉冲转换为时间压缩的stokes脉冲。根据不同泵浦的情况和输出参数，人们设计了各种sbs脉冲压缩器，如波导结构、单池脉冲压缩器、双池脉冲压缩器、紧凑型单池方案、以及可扩展的双池方案等。
此外，通过将主振荡器功率放大器(mopa)与sbs脉冲压缩器相结合，sbs单元还作为受激布里渊散射相位共轭镜(sbs-pcm)提供失真补偿，以获得高光束质量的放大和时间压缩输出。随着峰值功率的增加，sbs脉冲压缩可以获得更高的非线性频率转换效率。sbs脉冲压缩和其他非线性频率转换技术的结合有助于扩展具有高峰值功率的成熟泵浦源的波长覆盖范围，适用于亚纳秒脉冲的应用，包括：医疗、通信、激光雷达、激光冲击强化、空间碎片检测、惯性约束融合等。
传统sbs脉冲压缩器虽然能获得高效率的脉冲压缩，但是随着入射能量的增加，由于stokes光束对泵浦光能量吸收的不充分等因素，使输出脉冲的波形往往伴随一定的拖尾(尾部调制)。这种现象使得压缩后的脉冲虽然上升沿可以达到皮秒量级，但是尾部的拖尾使得脉冲的整体持续时间(半高全宽)难以进一步压缩、激光脉冲的峰值功率降低，进而限制了sbs脉冲压缩激光器在诸多领域的应用。因此，通过引入脉冲拖尾的抑制装置实现一种脉冲宽度可控的无脉冲拖尾的大能量sbs脉冲压缩百皮秒激光器，将具有重要的实用价值和意义。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器，即首先通过sbs脉冲压缩器产生脉冲上升沿在皮秒量级的百皮秒的脉冲激光输出，然后利用一个脉冲拖尾抑制介质池将sbs脉冲压缩器压缩后的百皮秒激光进行去拖尾，使波形更加尖锐、脉冲持续时间更短且在皮秒量级可控，详见下文描述：
一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器，所述百皮秒激光器包括：
泵浦源输出持续时间为纳秒级的线偏振泵浦脉冲激光，泵浦脉冲激光经过第一光隔离器进入sbs脉冲压缩器；
泵浦光在sbs脉冲压缩器中发生后向受激布里渊散射且脉冲时间压缩到皮秒级；
压缩后的脉冲激光经过第二光隔离器后进入脉冲拖尾抑制器，脉冲能量达到脉冲尖峰处时在脉冲拖尾抑制器中发生光学击穿。
其中，所述sbs脉冲压缩器包括：偏振片或偏振分光棱镜、四分之一波片或法拉第旋光器、凸透镜、液体布里渊介质池。
另一实施例，所述sbs脉冲压缩器包括：偏振片或偏振分光棱镜、四分之一波片或法拉第旋光器、凸透镜、sbs液体布里渊产生池、sbs液体布里渊放大池。
另一实施例，所述sbs脉冲压缩器包括：偏振片或偏振分光棱镜、四分之一波片或法拉第旋光器、液体布里渊介质池、凹面反射镜。
进一步地，所述脉冲拖尾抑制器包括：偏振片或偏振分光棱镜、脉冲拖尾抑制介质池。
另一实施例，所述脉冲拖尾抑制器包括：偏振片或偏振分光棱镜、脉冲拖尾抑制介质池、凸透镜。
另一实施例，所述脉冲拖尾抑制器包括：偏振片或偏振分光棱镜、脉冲拖尾抑制介质池、二向色镜。
另一实施例，所述脉冲拖尾抑制器包括：偏振片或偏振分光棱镜、脉冲拖尾抑制介质池、凸透镜、二向色镜。
本实用新型提供的技术方案的有益效果是：
1、该装置通过选择装有液体或气体介质的脉冲拖尾抑制器，当输入sbs脉冲压缩激光的上升沿能量达到介质光学击穿阈值时(液体或气体介质即使发生光学击穿也不会损坏)，脉冲的下降沿拖尾被抑制，使得脉冲波形更加尖锐、脉冲持续时间更短；
2、该装置可以显著抑制脉冲尾部的放大，克服了传统大能量sbs脉冲压缩系统输出脉冲具有严重拖尾的问题，获得具有比传统sbs脉冲压缩直接输出的脉冲宽度更窄、更光滑的脉冲波形。
附图说明
图1为一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器的结构示意图；
图2为单池结构的压缩器结构示意图；
图3为双池结构的压缩器结构示意图；
图4为带凹面反射镜的压缩器结构示意图；
图5为脉冲拖尾抑制器结构示意图；
图6为带聚焦作用的脉冲拖尾抑制器结构示意图；
图7为带分光作用的脉冲拖尾抑制器结构示意图；
图8为带聚焦及分光作用的脉冲拖尾抑制器结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、脉冲激光泵浦源；2、4、光隔离器(光隔离器一、光隔离器二)；
3、sbs脉冲压缩器；5、脉冲拖尾抑制器；
3-1、5-1、偏振片或偏振分光棱镜；3-2、四分之一波片或法拉第旋光器；
3-3、5-3、凸透镜；3-4、sbs液体布里渊介质池；
3-5、sbs液体布里渊产生池；3-6、sbs液体布里渊放大池；
3-7、凹面反射镜；5-2、脉冲拖尾抑制介质池。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
该百皮秒激光器的整体工作原理为：泵浦源1输出持续时间为纳秒级的线偏振泵浦脉冲激光，泵浦脉冲激光经过第一光隔离器2进入sbs脉冲压缩器3，泵浦光在sbs脉冲压缩器3中发生后向受激布里渊散射并且脉冲时间压缩到皮秒级；压缩后的脉冲激光先经过第二光隔离器4后再进入脉冲拖尾抑制器5，当脉冲能量达到脉冲尖峰处时在脉冲拖尾抑制器5中发生光学击穿，达到抑制脉冲拖尾目的，使脉冲波形更加尖锐、脉冲持续时间更短。
对于sbs脉冲压缩器3，本实用新型专利创新点在于通过液体或气体介质的声子寿命、布里渊增益、布里渊线宽等参数，将脉冲宽度整体持续时间压缩到百皮秒，此时上升沿的脉冲宽度为皮秒量级。配合脉冲拖尾抑制器5，控制脉冲进入脉冲拖尾抑制器5的时间，保证光学击穿发生在脉冲尖峰处，尽可能的抑制脉冲拖尾并减小由脉冲拖尾抑制对峰值功率造成的损失。
可使用常见的介质池结构实现本实用新型专利的sbs脉冲压缩器3，参见图2、图3和图4，常见的sbs脉冲压缩器3的结构包括：偏振片或偏振分光棱镜3-1、四分之一波片或法拉第旋光器3-2、凸透镜3-3、液体布里渊介质池3-4、sbs液体布里渊产生池3-5、sbs液体布里渊放大池3-6、凹面反射镜3-7等元器件。
泵浦光在sbs脉冲压缩器3中发生后向受激布里渊散射并且脉冲时间压缩到皮秒级。
脉冲时间压缩后的脉冲激光依次经过四分之一波片或法拉第旋光器3-2、偏振片或偏振分光棱镜3-1后经过光隔离器二4进入脉冲拖尾抑制器5。
本实用新型专利另一创新点在于脉冲拖尾抑制器5的设计，参见图5、图6、图7、图8，脉冲拖尾抑制器5包括：偏振片或偏振分光棱镜5-1、脉冲拖尾抑制介质池5-2、凸透镜5-3、二向色镜5-4等元器件。
根据激光脉冲能量强度及脉冲经过脉冲拖尾抑制器时的非线性效应，脉冲拖尾抑制器5有四种具体实施方式：在脉冲拖尾抑制介质池5-2中没有受激拉曼散射(srs)产生、且脉冲激光能量密度足够在脉冲尖峰处发生光学击穿时，其结构如图5所示；在脉冲拖尾抑制介质池5-2中没有srs产生，但脉冲激光能量密度不够在脉冲尖峰处发生光学击穿时，其结构如图6所示；在脉冲拖尾抑制介质池5-2中有srs产生，但脉冲激光能量密度不够在脉冲尖峰处发生光学击穿时，其结构如图7所示；在脉冲拖尾抑制介质池5-2中有srs产生但脉冲激光能量密度不够在脉冲尖峰处发生光学击穿时，其结构如图8所示。
使用激光诱导击穿能使sbs压缩后的脉冲激光，在传输经过脉冲拖尾抑制器5时，通过stokes光束前沿和脉冲拖尾抑制器的介质作用达到击穿，使具有拖尾的脉冲下降沿无法正常输出。
综上所述，当脉冲能量达到光学击穿阈值后脉冲尾部受到抑制，达到减小激光脉冲低强度尾部的作用。本实用新型设计了一种无拖尾的百皮秒激光器，通过sbs脉冲压缩器产生百皮秒脉冲输出，在此基础上通过基于光学击穿的脉冲拖尾抑制器去除sbs压缩后的脉冲拖尾，使波形更加尖锐、脉冲持续时间更短。
本实用新型实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器，其特征在于，所述百皮秒激光器包括：
泵浦源输出持续时间为纳秒级的线偏振泵浦脉冲激光，泵浦脉冲激光经过第一光隔离器进入sbs脉冲压缩器；
泵浦光在sbs脉冲压缩器中发生后向受激布里渊散射且脉冲时间压缩到皮秒级；
压缩后的脉冲激光经过第二光隔离器后进入脉冲拖尾抑制器，脉冲能量达到脉冲尖峰处时在脉冲拖尾抑制器中发生光学击穿。
2.根据权利要求1所述的一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器，其特征在于，所述sbs脉冲压缩器包括：
偏振片或偏振分光棱镜、四分之一波片或法拉第旋光器、凸透镜、液体布里渊介质池。
3.根据权利要求1所述的一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器，其特征在于，所述sbs脉冲压缩器包括：
偏振片或偏振分光棱镜、四分之一波片或法拉第旋光器、凸透镜、sbs液体布里渊产生池、sbs液体布里渊放大池。
4.根据权利要求1所述的一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器，其特征在于，所述sbs脉冲压缩器包括：
偏振片或偏振分光棱镜、四分之一波片或法拉第旋光器、液体布里渊介质池、凹面反射镜。
5.根据权利要求1所述的一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器，其特征在于，所述脉冲拖尾抑制器包括：偏振片或偏振分光棱镜、脉冲拖尾抑制介质池。
6.根据权利要求1所述的一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器，其特征在于，所述脉冲拖尾抑制器包括：偏振片或偏振分光棱镜、脉冲拖尾抑制介质池、凸透镜。
7.根据权利要求1所述的一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器，其特征在于，所述脉冲拖尾抑制器包括：偏振片或偏振分光棱镜、脉冲拖尾抑制介质池、二向色镜。
8.根据权利要求1所述的一种无脉冲拖尾的百皮秒激光器，其特征在于，所述脉冲拖尾抑制器包括：偏振片或偏振分光棱镜、脉冲拖尾抑制介质池、凸透镜、二向色镜。
技术总结