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啁啾放大原理

啁啾 脈衝放大(Chirped Pulse Amplification, CPA)技 術的原理可以概括 為 「拆分-放大-聚合 」 三個 過程。具 體如下:

拆分 過程。利用展 寬器(如衍射光 柵或 稜鏡等色散器件)在初始 脈衝 進入增益介 質之前 將其展 寬, 這 樣 脈衝中低 頻成分走的路 徑要比高 頻成分要短, 實 現正啁啾, 從而在 時 間上被拉 寬,降低峰值功率。

放大 過程。展 寬 後的 脈衝 進入增益介 質 進行放大。 由於 脈衝已被展 寬,可以提取更多的能量而不致使增益介 質 發生 損 傷。

聚合 過程。放大 後的 脈衝 進入 壓 縮器(也是色散器件), 壓 縮器的色散 與展 寬器的色散 極性相反,此 時放大 脈衝中的啁啾可被部分或全部 補 償,放大 脈衝被 壓 縮至 設定 脈 寬(甚至是 傅立葉 變 換 極限 脈 寬), 從而使 脈衝峰值功率得到 極大的提高。

通 過 這 種方式,啁啾 脈衝放大技 術可以在避免增益介 質 損 傷的同 時, 顯著提高 雷射 脈衝的峰值功率和 強度,使得 雷射聚焦功率密度得到 顯著提升。