角多路技術在準分子激光放大器中的應用
發布時間:2011-12-22
中心議題:
對於準分子激光放大器,由於激活介質的上能態儲能時間很短,必須連續補充瞬態儲能(Em)才能獲得高能輸出,即E=EmT/t,其中T是增益時間,t是增益恢複時間。對於電子束泵浦的準分子激光放大器,增益時間可以長達200ns,T/t≈100,這意味著對於單個要放大的短脈衝,隻能提取出很小一部分能量。為了持續提取出放大器中的儲能,通常使用光學多路編碼技術。
光(guang)學(xue)多(duo)路(lu)編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)使(shi)用(yong)脈(mai)衝(chong)串(chuan)來(lai)提(ti)取(qu)放(fang)大(da)器(qi)中(zhong)的(de)能(neng)量(liang),並(bing)使(shi)得(de)每(mei)個(ge)脈(mai)衝(chong)通(tong)過(guo)放(fang)大(da)器(qi)時(shi)都(dou)工(gong)作(zuo)在(zai)最(zui)佳(jia)狀(zhuang)態(tai)。要(yao)放(fang)大(da)的(de)短(duan)脈(mai)衝(chong)通(tong)過(guo)分(fen)束(shu)得(de)到(dao)多(duo)個(ge)脈(mai)衝(chong),再(zai)通(tong)過(guo)適(shi)當(dang)的(de)編碼器得(de)到(dao)一(yi)個(ge)脈(mai)衝(chong)串(chuan),脈(mai)衝(chong)之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)隔(ge)一(yi)般(ban)與(yu)放(fang)大(da)器(qi)增(zeng)益(yi)恢(hui)複(fu)時(shi)間(jian)相(xiang)同(tong)。短(duan)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)放(fang)大(da)之(zhi)後(hou),經(jing)過(guo)與(yu)編(bian)碼(ma)器(qi)相(xiang)反(fan)的(de)解(jie)碼(ma)器(qi),將(jiang)脈(mai)衝(chong)串(chuan)再(zai)合(he)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)單(dan)獨(du)的(de)短(duan)脈(mai)衝(chong),如(ru)圖(tu)1(a)所示。對於在ns量級以上的短脈衝信號,脈衝之間重合精度可以控製在幾十ps,即各路之間的光程差在cm量liang級ji。對dui於yu快kuai點dian火huo過guo程cheng要yao求qiu使shi用yong的de超chao短duan脈mai衝chong或huo者zhe激ji波bo點dian火huo要yao求qiu的de整zheng形xing脈mai衝chong中zhong有you特te別bie的de尖jian峰feng結jie構gou,就jiu必bi須xu使shi用yong特te殊shu的de光guang路lu形xing式shi,如ru賽sai格ge納na克ke幹gan涉she儀yi結jie構gou,結jie合he幾ji何he分fen光guang、物理分光和偏振分光,能夠實現相幹合束,如圖1(c)所示。
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- 體檢角多路技術在準分子激光放大器中的應用
- 連續補充瞬態儲能(Em)
- 使用光學多路編碼技術
- 簡化編碼光路的結構
對於準分子激光放大器,由於激活介質的上能態儲能時間很短,必須連續補充瞬態儲能(Em)才能獲得高能輸出,即E=EmT/t,其中T是增益時間,t是增益恢複時間。對於電子束泵浦的準分子激光放大器,增益時間可以長達200ns,T/t≈100,這意味著對於單個要放大的短脈衝,隻能提取出很小一部分能量。為了持續提取出放大器中的儲能,通常使用光學多路編碼技術。
光(guang)學(xue)多(duo)路(lu)編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)使(shi)用(yong)脈(mai)衝(chong)串(chuan)來(lai)提(ti)取(qu)放(fang)大(da)器(qi)中(zhong)的(de)能(neng)量(liang),並(bing)使(shi)得(de)每(mei)個(ge)脈(mai)衝(chong)通(tong)過(guo)放(fang)大(da)器(qi)時(shi)都(dou)工(gong)作(zuo)在(zai)最(zui)佳(jia)狀(zhuang)態(tai)。要(yao)放(fang)大(da)的(de)短(duan)脈(mai)衝(chong)通(tong)過(guo)分(fen)束(shu)得(de)到(dao)多(duo)個(ge)脈(mai)衝(chong),再(zai)通(tong)過(guo)適(shi)當(dang)的(de)編碼器得(de)到(dao)一(yi)個(ge)脈(mai)衝(chong)串(chuan),脈(mai)衝(chong)之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)隔(ge)一(yi)般(ban)與(yu)放(fang)大(da)器(qi)增(zeng)益(yi)恢(hui)複(fu)時(shi)間(jian)相(xiang)同(tong)。短(duan)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)放(fang)大(da)之(zhi)後(hou),經(jing)過(guo)與(yu)編(bian)碼(ma)器(qi)相(xiang)反(fan)的(de)解(jie)碼(ma)器(qi),將(jiang)脈(mai)衝(chong)串(chuan)再(zai)合(he)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)單(dan)獨(du)的(de)短(duan)脈(mai)衝(chong),如(ru)圖(tu)1(a)所示。對於在ns量級以上的短脈衝信號,脈衝之間重合精度可以控製在幾十ps,即各路之間的光程差在cm量liang級ji。對dui於yu快kuai點dian火huo過guo程cheng要yao求qiu使shi用yong的de超chao短duan脈mai衝chong或huo者zhe激ji波bo點dian火huo要yao求qiu的de整zheng形xing脈mai衝chong中zhong有you特te別bie的de尖jian峰feng結jie構gou,就jiu必bi須xu使shi用yong特te殊shu的de光guang路lu形xing式shi,如ru賽sai格ge納na克ke幹gan涉she儀yi結jie構gou,結jie合he幾ji何he分fen光guang、物理分光和偏振分光,能夠實現相幹合束,如圖1(c)所示。

圖1 光學多路編碼與解碼示意圖
[page]對dui於yu大da型xing準zhun分fen子zi激ji光guang係xi統tong,要yao編bian碼ma的de脈mai衝chong數shu量liang在zai幾ji十shi路lu以yi上shang,為wei了le達da到dao提ti取qu放fang大da器qi能neng量liang並bing實shi現xian合he束shu,使shi用yong了le角jiao多duo路lu編bian碼ma技ji術shu,基ji本ben原yuan理li如ru圖tu2suoshi。zhezhongbianmajishushizaiduolubianmajishudejichushangjinyibujianggegemaichongzaikongjianshangyibutongdejiaodufenkai。yibanqingkuangxia,bianmahejiemaguochengfenbiejinxing,xuyaodaliangdefenshupianhefanshejing,jiguangchuanshudejulihenchang,rongchangdeguangluduiyuxitongdeguimokongzhihewendingyunxingdoufeichangbuli。

圖2 光學角多路編碼技術原理圖
由(you)於(yu)經(jing)過(guo)放(fang)大(da)器(qi)後(hou),各(ge)路(lu)激(ji)光(guang)能(neng)量(liang)都(dou)很(hen)高(gao),解(jie)碼(ma)光(guang)路(lu)無(wu)法(fa)用(yong)介(jie)質(zhi)波(bo)導(dao)等(deng)傳(chuan)輸(shu)信(xin)號(hao)的(de)光(guang)學(xue)元(yuan)件(jian)來(lai)代(dai)替(ti),所(suo)以(yi)首(shou)先(xian)可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)簡(jian)化(hua)編(bian)碼(ma)光(guang)路(lu)的(de)結(jie)構(gou)。從(cong)理(li)論(lun)上(shang)來(lai)講(jiang),編(bian)碼(ma)過(guo)程(cheng)可(ke)以(yi)有(you)多(duo)種(zhong)選(xuan)擇(ze)方(fang)式(shi),如(ru)利(li)用(yong)光(guang)纖(xian)來(lai)實(shi)現(xian)分(fen)束(shu)和(he)必(bi)要(yao)的(de)時(shi)間(jian)延(yan)遲(chi),但(dan)是(shi)對(dui)於(yu)高(gao)功(gong)率(lv)準(zhun)分(fen)子(zi)激(ji)光(guang)係(xi)統(tong),激(ji)光(guang)波(bo)長(chang)都(dou)在(zai)深(shen)紫(zi)外(wai)波(bo)段(duan),在(zai)這(zhe)個(ge)波(bo)段(duan)的(de)光(guang)纖(xian)還(hai)不(bu)能(neng)完(wan)全(quan)滿(man)足(zu)實(shi)用(yong)要(yao)求(qiu)。另(ling)外(wai),為(wei)了(le)減(jian)少(shao)編(bian)碼(ma)的(de)空(kong)間(jian)光(guang)路(lu)長(chang)度(du),可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)多(duo)台(tai)激(ji)光(guang)振(zhen)蕩(dang)源(yuan),不(bu)同(tong)振(zhen)蕩(dang)源(yuan)之(zhi)間(jian)按(an)照(zhao)固(gu)定(ding)的(de)延(yan)遲(chi)同(tong)步(bu)動(dong)作(zuo),即(ji)利(li)用(yong)電(dian)學(xue)延(yan)遲(chi)來(lai)部(bu)分(fen)實(shi)現(xian)角(jiao)多(duo)路(lu)編(bian)碼(ma)的(de)功(gong)能(neng),這(zhe)在(zai)編(bian)碼(ma)路(lu)數(shu)很(hen)多(duo)還(hai)要(yao)保(bao)持(chi)係(xi)統(tong)規(gui)模(mo)較(jiao)小(xiao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),是(shi)一(yi)種(zhong)可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)的(de)技(ji)術(shu)方(fang)案(an)。
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