Optimization of a multi-TW few-cycle 1.7-$μ$m source based on Type-I BBO dual-chirped optical parametric amplification
提出了一种用于产生超快强红外（IR）脉冲的双啁啾光参量放大（DC-OPA）方案。通过采用总能量为0.77 J的钛宝石泵浦激光器和I型BBO晶体，使用优化的DC-OPA，中心波长为1.7 $μ$ m的红外脉冲能量超过0.1 J。通过调整注入种子光谱和棱镜对压缩器，使总输出量超过70%，将1.7- $μ$ m脉冲压缩到31 fs，峰值功率达到2.3 TW。在BBO Ⅰ型DC-OPA的基础上，我们提出了一种新的OPA方案，称为$dual~pump$ DC-OPA，用于产生双周期的高能红外脉冲。
2020-03-03 physics.optics
1720nm-1800nm tunable chirped pulse amplification based on thulium-doped fiber
本文提出基于单模掺铥光纤的1720–1800 nm可调谐CPA系统，在22.7 MHz下输出300–500 fs脉冲，功率为126–294 mW，可服务于生物医学成像与中红外产生。
2023-12-11 physics.optics
Nonlinear terahertz-wave radiation generated by mid-infrared dual-chirped optical parametric amplification femtosecond pulse laser excitation
我们证明了一个有效的程序太赫兹波辐射产生的非线性波长转换方法，使用中红外泵浦源。采用3.3 μm双啁啾光参量放大光源和1.5 μm光纤激光器进行了能量转换效率的比较。实验中使用了非线性无机和有机晶体，对于极化的锂酸盐晶体，3.3 μm和1.5 μm光源的效率分别为1.3*10^-4和5.6*10^-12。我们证实了非线性晶体可以通过使用中红外光源以太瓦/厘米^2级泵浦，这减少了一些不期望的非线性光学效应。
2021-02-17 physics.app-ph physics.optics
Femtosecond-Terawatt Hard X Ray Pulse Generation with Chirped Pulse Amplification on a Free Electron Laser
高强度激光的发展开辟了强场物理的领域，并导致了广泛的技术应用。最近的X射线激光源和光学器件的发展使得在X射线波长处获得极高的强度和亮度成为可能。本文提出了一种硬X射线自由电子激光啁啾脉冲放大的系统设计。数值模拟结果表明，利用该方法可以连续产生峰值功率超过1 TW、亮度超过$4\times10^{35}~$ s $^{-1}$ mm $^{-2}$ mrad $^{-2}$ 0.1\%banddith $^{-1}$的近变换极限单飞秒硬X射线激光脉冲.实现这样的光束质量是必不可少的强场X射线物理和非线性X射线光学现象建立系统和定量的理解。
2022-11-07 physics.acc-ph physics.optics
Femtosecond soliton amplification in nonlinear dispersive traps and soliton dispersion management
研究了非线性脉冲在变参数光纤中的传输特性。利用放大光纤中形成的色散陷阱捕获飞秒色孤子在频域的运动，可以积累额外的能量，并显著缩短孤子脉冲宽度。研究了啁啾孤子脉冲在色散管理系统中的非线性动力学行为。所开发的方法确实提供了一种系统的方法来产生具有变系数的非线性薛定谔方程（NSE）的啁啾孤子解的无限“海洋”。
2000-02-15 physics.optics
1 kW, 10 mJ, 120 fs coherently combined fiber CPA laser system
提出了一种基于16个掺镱棒型放大器相干合成的超快光纤啁啾脉冲放大激光系统。它在1 kW平均功率和120 fs脉冲持续时间下产生10 mJ的脉冲能量。部分氦气保护，两级啁啾脉冲放大光栅压缩器的实施，以保持接近衍射极限的光束质量，通过避免在空气中的非线性吸收。
2021-03-09 physics.optics
Advances in dual-chirped optical parametric amplification
本文综述双啁啾光参量放大（DC-OPA）方法在高能中红外（MIR）激光器研发中的进展，实现太瓦级多周期/单周期MIR激光器，用于高次谐波产生（HHG）等应用，并展示多太瓦亚周期及高平均功率MIR单周期DC-OPA的研发成果。
2025-04-13 physics.app-ph physics.optics
Frequency-domain nonlinear optics in two-dimensionally patterned quasi-phase-matching media
超短激光脉冲的放大和操纵方面的进展导致了几个领域的革命。例子包括用于产生高峰值功率激光器的啁啾脉冲放大、功率可缩放放大技术、通过调制空间分散的激光脉冲的脉冲整形以及在准相位匹配的非线性晶体中有效混频以访问新的光谱区域。在这项工作中，我们介绍和展示了一个新的平台，非线性光学，有可能将所有这些单独的功能（脉冲放大，频率转移，脉冲整形）到一个单一的单片器件。此外，我们的方法同时提供了解决方案的性能限制的问题，在常规使用的技术，并支持缩放的功率和带宽的激光源。该方法是基于二维图案化的准相位匹配光栅相结合的光学参数的相互作用，涉及空间分散的激光脉冲。我们的原理实验证明了这种新的范例，通过中红外光参量啁啾脉冲放大的几个周期的脉冲。
2015-09-21 physics.optics
High contrast few-cycle frontend with hybrid amplification for petawatt-class lasers
本文提出一种混合飞秒光学参量与负啁啾钛宝石放大架构，实现10毫焦级高对比度少周期种子源，支持拍瓦级激光器，输出13毫焦、14.4飞秒脉冲，对比度超10^12。
2025-08-08 physics.optics
Suppression of Kerr-Induced Satellites in Multi-Pulse CPA
针对THz多脉冲CPA中克尔非线性导致的时域卫星峰与畸变问题，结合实验与数值模拟提出优化脉冲串参数及调制技术的抑制方案。
2024-07-03 physics.optics
Direct Frequency-Mode-Stable Laser Amplification at Terahertz Burst Rates
针对高能量频率稳定脉冲猝发放大中的时间调制难题，提出基于主振荡器再生放大器的可扩展CPA方法，实现THz猝发内重复频率下的稳定窄模式放大。
2023-07-14 physics.optics
Bandwidth enhancement for parametric amplifiers operated in chirped multi-beam mode
本文讨论了利用参量放大的可调谐性，在多焦耳光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）系统中可以实现的带宽增强。特别是，我们考虑一对单通放大器的基础上磷酸二氘钾（DKDP），泵浦的二次谐波的钕玻璃和调谐放大相邻区域的信号光谱。我们表明，带宽增强高达50%是可能的，在两种配置中;在第一种情况下，两个放大器之一是在其非共线的宽带限制附近操作;为了允许有效的重组和再压缩的传出信号，这种配置需要滤波和相位操纵的放大脉冲的频谱尾部。在第二种情况下，可以简单地通过光谱滤波来实现有效的复合：在这种配置中，放大器的参数（脉冲、晶体取向和晶体长度）的优化不遵循非共线OPCPA的配方。
2008-06-27 physics.acc-ph physics.optics
Low noise all-fiber amplification of a coherent supercontinuum at 2 μm and its limits imposed by polarization noise
本文报道了一个全正常色散超连续光脉冲在钍/钬共掺啁啾全光纤脉冲放大系统中的放大。该系统在1800-2100 nm范围内具有超过300 nm的-20 dB带宽，可直接从输出光纤输出峰值功率超过70 kW的高质量66 fs脉冲。掺杂光纤整个发射带宽的相干播种和硅酸盐玻璃全正常色散光子晶体光纤中超连续谱产生动力学的稳定性导致放大的超短脉冲的优良噪声特性。
2019-10-29 physics.optics
Amplification of arbitrary frequency chirps of pulsed light on nanosecond timescales
本文提出一种纳秒尺度780 nm频率啁啾脉冲放大系统，结合光纤相位调制器、半导体与锥形放大器及任意波形驱动，实现超过3 GHz/10 ns啁啾速率和1 W以上峰值功率。
2021-10-27 physics.atom-ph physics.optics
Exawatt-Zettawatt Pulse Generation and Applications
提出了一种将啁啾脉冲放大（CPA）、光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）和等离子体后向拉曼放大压缩（BRA）三种基本压缩技术有机结合的放大方法。它被称为C3级联转换压缩。它能够以良好的效率将千焦到兆焦的纳秒激光脉冲压缩成飞秒脉冲，以产生艾瓦和超过峰值的功率。在未来，C3可以用于大型设施，如国家点火设施（NIF）或激光兆焦耳（LMJ），并开辟了zettawatt级脉冲的道路。光束将聚焦到具有f#1的波长光斑尺寸。非常小的光束尺寸，即几厘米，以及低激光重复率激光系统将使廉价，精密，一次性光学器件的使用成为可能。由此产生的强度将接近施温格值，从而为基础物理学开辟了新的可能性。
2011-08-10 physics.optics physics.plasm-ph
Pulse contrast enhancement via non-collinear sum-frequency generation with the signal and idler of an optical parametric amplifier
提出了一种利用光参量放大器的信号光和闲频光产生非共线和频，将高强度激光系统的时间对比度提高$>$ 8个数量级的方法。我们证明了这种技术的有效性清洁脉冲从毫焦耳级啁啾脉冲放大系统提供$>$ 10 $^{12}$强度对比度相对于所有的预脉冲和放大的自发发射$>$ 5 ps之前的主脉冲。输出在我们的设施的一个典型的用户实验的时间尺度上保持100级的能量稳定性，突出了该方法的可靠性和运行效率。在时间净化之后，脉冲在时间上被拉伸，然后播种两个多通、基于Ti：hire的放大器。再压缩后，1 J，40 fs（25 TW）的激光脉冲在主脉冲之前保持10 $^{10}$的强度对比度$>$ 30 ps。该技术是能量可缩放的，并且适合于为TW或PW级啁啾脉冲放大激光系统制备种子脉冲。
2019-05-29 physics.optics
Ho:YLF amplifier with Ti:Sapphire frontend for pumping mid-infrared optical parametric amplifier
本文报道了一台Ho：YLF啁啾脉冲放大（CPA）激光器，用于以1 kHz重复频率泵浦长波红外光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA）。利用钛宝石激光器作为前级，在双啁啾光参量放大器（DC-OPA）中产生了5 μJ的2051 nm种子脉冲，并将其放大到28 mJ，脉宽为6.8ps。该方案为双色（800 nm和8 μm）高次谐波产生提供了潜在的驱动器，并增加了keV X射线光子通量。
2020-04-27 physics.optics
Carrier-envelope offset stable, coherently combined ytterbium-doped fiber CPA delivering 1 kW of average power
提出了一种载波包络偏移（CEO）稳定的掺镱光纤啁啾脉冲放大系统，该系统采用相干合成技术，在80 MHz的脉冲重复率下输出大于1 kW的平均功率。该系统的CEO稳定性为220 mrad rms，其特征在于在10 Hz至20 MHz的频率偏移范围内使用f至2f干涉仪进行环外测量。高功率放大系统将CEO稳定振荡器的平均功率提高了5个数量级，而相位噪声仅增加了100 mrad。没有发现相干合成导致CEO噪声恶化的证据，啁啾脉冲放大器的低频CEO波动被慢环反馈抑制。据我们所知，这是第一次演示相干组合激光系统，同时提供出色的平均功率和高CEO稳定性。
2022-02-15 physics.optics
Comprehensive Numerical Modelling of a Low-Gain Optical Parametric Amplifier as a Front-End Contrast Enhancement Unit
本文提出了一个用于预测二次谐波产生光参量放大系统的完整性能的综合模型，该系统旨在提高激光脉冲的时间对比度。该模型同时考虑了系统中的所有主要参数，如群速度失配，光束发散度，光谱内容，泵浦损耗和非线性晶体的长度。我们监测的输入脉冲的初始参数的影响和两个相关的非线性过程的相互依存关系的系统的性能，并显示其最佳配置。讨论了初始光束发散角对脉冲光谱和时间特性的影响。此外，我们表明，使用一个晶体略长于最佳长度，并引入小的延迟之间的种子和泵，确保最大的效率和补偿的光谱漂移的情况下，啁啾输入脉冲的光参量放大级。作为一个例子，计算了亚皮秒带宽变换限制脉冲和啁啾脉冲在β硼酸钡晶体中的传播。
2016-01-21 physics.optics
Doppler Pulse Amplification
针对啁啾脉冲放大（CPA）存在的增益窄化限制脉冲时长的问题，提出基于时空调制界面多普勒频移的多普勒脉冲放大（DoPA）方法，可缓解增益窄化且系统更紧凑，为高效高强度激光系统提供新路径。
2025-07-31 physics.optics
Mid-infrared pulse generation via achromatic quasi-phase-matched OPCPA
提出了一种基于消色差准相位匹配的中红外光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）新方法。我们的中红外OPCPA系统是基于共线非周期极化锂酸盐（APPLN）前置放大器和非共线PPLN功率放大器。闲频输出具有以3.4 $μ$ m为中心的800 nm带宽。压缩后，我们得到的脉冲宽度为44.2 fs和脉冲能量为21.8 $μ$ J，重复频率为50 kHz。我们解释了我们使用的非共线QPM放大方案的广泛适用性，包括当与非周期性QPM光栅结合时，它如何能够在单个器件中实现倍频程跨越OPCPA。
2014-06-13 physics.optics
Generation of 3 mJ, 44 fs, 2.5 micrometer pulses from a single-stage Cr2+:ZnSe amplifier
能够通过高次谐波产生在水窗（282至533 eV）中产生阿秒X射线脉冲的激光器通常基于由飞秒或皮秒激光器泵浦的低效的多级光学参量放大器或光学参量啁啾脉冲放大器。在这里，我们报告了一种基于传统啁啾脉冲放大的非常高效的单放大级激光器，能够产生3 mJ、近变换限制的44 fs（<6个周期）、以2.5微米为中心的1 kHz脉冲。68 GW的峰值功率是该波长有史以来达到的最高值。为了充分压缩激光脉冲，我们的系统内置在氮气箱中。我们的系统采用水冷掺铬硒化锌（Cr 2+：ZnSe）作为增益介质，并由商业纳秒掺钬钇铝石榴石（Ho：YAG）激光器泵浦。
2019-10-15 physics.app-ph physics.optics
Femtosecond pulse amplification on a chip
本研究在CMOS兼容光子芯片上实现了飞秒脉冲的超过50倍放大，达到800 W峰值功率和116 fs脉宽，比先前片上源高2-3个数量级，为芯片集成飞秒技术开辟了新途径。
2024-08-19 physics.optics
Towards High-Energy Few-Cycle Optical Vortices with Minimized Topological Charge Dispersion
本文提出利用OPCPA的固有特性，在特定条件下将拓扑荷从高能窄带泵浦脉冲干净转移至宽带闲频光，从而生成具有极低拓扑荷色散的高能少周期光学涡旋。
2023-10-28 physics.optics
Laser pulse compression by a density gradient plasma for exawatt to zettawatt lasers
我们提出了一种新的方法，用于激光脉冲压缩，利用空间变化的分散的等离子体羽密度梯度。该方案可用于大功率激光器的压缩。一个长的，负频率啁啾，激光脉冲反射过密等离子体的等离子体斜坡。当密度纵向增加时，激光脉冲前部的高频光子比低频光子传播得更深，脉冲以类似于压缩啁啾镜的方式被压缩。使用一维（1-D）粒子细胞（PIC）模拟代码的原理证明模拟演示了2.35 ps激光脉冲压缩到10.3 fs，压缩比为225。由于等离子体是鲁棒的并且对高强度有抵抗力，与啁啾脉冲放大（CPA）技术[1]中的光栅不同，该方法可以用作压缩器以达到艾瓦或泽瓦峰值功率激光器。
2022-08-18 physics.optics physics.plasm-ph
Generation and characterization of few-pulse attosecond pulse trains at 100kHz repetition rate
在阿秒科学中的许多实验将受益于阿秒脉冲在高重复率与足够的光子通量的泵浦探测实验。利用非共线光学参量啁啾脉冲放大（NOPCPA）系统输出的7 fs、800 nm脉冲，在极紫外（XUV）波段产生了重复频率为100 kHz的少脉冲阿秒脉冲序列（APT）。脉冲序列已充分的特点是记录FROG-CRAB（频率分辨光学门控完全重建阿秒爆发）的速度图成像光谱仪的痕迹。
2019-08-21 physics.optics
Non-linear self-driven spectral tuning of Extreme Ultraviolet Femtosecond Pulses in monoatomic materials
自作用非线性是一个关键方面-无论是作为一个基本要素或有害因素-的一些光学光谱和光子器件。超连续谱产生、波长转换器和啁啾脉冲放大只是几个例子。最近自由电子激光（FEL）的出现促进了非线性的发展，提出了新的概念，并扩展了极紫外（EUV）和X射线的光波长范例。然而，在如此短的波长下，没有关于脉冲内动力学的证据，在这种情况下，光与物质的相互作用由核心电子的尖锐吸收边决定。在这里，我们提供了飞秒自由电子激光脉冲的自相位调制的实验证据，我们利用精细的自驱动光谱可调谐性与选定的单原子材料的亚微米箔的相互作用。将脉冲波长移过吸收边，光谱轮廓从非线性光谱蓝移变为红移加宽。这些发现是合理的占超快电离和延迟的热响应的高度激发的电子高于和低于阈值，分别。
2021-04-19 physics.optics
Resolving ultrahigh-contrast ultrashort pulses with single-shot cross-correlator at the photon noise limit
在强激光强场物理实验中，激光脉冲峰值与噪声基底之间的时间对比度的单次诊断至关重要。这允许快速优化脉冲对比度，并与每个脉冲的理论进行有意义的比较，它可以帮助清洁激光等离子体相互作用的新结果。到目前为止，高达~10^10的高对比度，目前的拍瓦（PW）级激光器所需的，已在生成和单次拍摄表征。然而，计划中的200-PW激光器所需的10^13的对比度对强激光技术提出了挑战，并且仍然是一个悬而未决的问题。本文报道了第一次演示这样一个超高对比度的测量，采用单次互相关（SSCC）。我们介绍了一种超快的方法，使确定SSCC的检测限。我们的策略模仿测试激光具有已知的时间到空间映射的测量框架中的对比度。最终的对比度测量极限为10^13，这对应于SSCC损伤阈值设置的最高脉冲强度和单光子探测设置的最低噪声基座。因此，在检测中观察到光子噪声，并且随着噪声基座的减小而增加。在光子噪声极限的测量能力被施加到一个高对比度的激光系统的基础上的二次谐波产生和光学参量啁啾脉冲放大，建议访问的高对比度脉冲。
2021-02-25 physics.optics
Noise and dynamics in forward Brillouin interactions
在本文中，我们探讨了自发和受激前向布里渊散射的时空动力学。这种一般的治疗结合了由边界感应辐射压力（边界运动）和材料引起的电致伸缩力（光弹性效应）产生的光机耦合，允许直接应用到一系列新兴的微米和纳米尺度的光机系统。通过一个自洽的完全耦合的非线性处理，在一般的哈密顿框架内开发，我们建立了前向布里渊相互作用的自发散射光的功率谱密度和非线性耦合强度之间的联系。我们发现，在鲜明的对比，后向布里渊散射，噪声引发的受激前向布里渊散射是禁止在大多数实验系统。事实上，单程增益，其特征在于在背散射过程中的能量转移的阈值，是负的一个大类的前向布里渊器件。除了这种常见的实验情况下，我们探索机制色散对称性破缺，导致放大和动力学让人想起后向布里渊散射。
2015-12-23 physics.optics
