超短超强激光技术述要

梁 彦, 谢兴龙

(1.中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室，上海 201800;2.上海科技大学 物质科学与技术学院，上海 200120)

引言

世界上第一台拍瓦(PW，1015W)激光由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL)于1996年建成[1]，当前在建或建成的超短超强激光系统已经超过了200台，数太瓦(TW，1012W)到百太瓦量级的桌面小型化系统已达到商品化程度，世界范围内，已有十几台拍瓦量级的大型激光器正在建造中，若干亚艾瓦(EW，1018W)量级的多路巨型装置也已设计完成。通常要建造拍瓦量级的激光器需要解决三大难题：高能量下的高负载通量问题；超短超强激光的能量放大与空间传输；以及高聚焦峰值功率密度所对应的高信噪比问题。首先，激光系统高能量输出的前提，是必须保证在过高的能流密度下不致破坏光学介质；其次，在宽带激光脉冲放大与传输中，由于增益窄化与频移效应导致的宽带受限，会使得终端输出脉冲脉宽增大；再次，针对高峰值聚焦功率密度作用下的物理实验，要求在特定的时间窗口内，预脉冲或者前沿底座脉冲保持足够低的水平，以防止在主脉冲到靶之前造成靶的破坏，到靶激光峰值功率越高，也要求越大的信号与噪声能量比。激光器发展的初期，虽然通过采用一系列的技术可以使激光的脉宽持续压窄，但高功率激光系统的峰值功率长期处于平台期，对应的可聚焦功率密度在1015W/cm2量级。这是因为当激光功率密度达到GW/cm2时，光学介质由于非线性效应产生了全尺度和小尺度的自聚焦，打坏了光学材料，非线性效应可以用B积分来描述。

(1)

因此，常规的放大方法对超短脉冲来说是有困难的，其能量输出能力也有限制。为解决上述问题，1985年，G.Mourou等人首先将雷达技术中的啁啾脉冲放大技术应用到超短脉冲放大器中[2]。其原理如图1所示。根据海森堡不确定原理，超短脉冲必然对应于宽带光谱，不同频率的光行进速度不同，而形成频率扫描；而在时域内，正常色散介质中，长波成分行进速度快于短波成分，从而形成脉冲的展宽，脉冲时间宽度的加长，可以从放大介质中有效地提取更多能量，而又避免了高能量激光脉冲对放大器的损伤，因此，啁啾脉冲对于高贮能密度(1～10J/cm2)固体激光介质特别有效。由于CPA技术不要求增加光束口径来提高峰值功率，从而保证了激光系统的重复率，降低了造价，使整个激光装置的结构更为紧凑，增强了高功率激光系统的普及和应用。因此，几乎所有太瓦级以上峰值功率的激光系统均采用了CPA技术。CPA技术的出现和不断成熟，以及新型激光材料的创新发明及其加工工艺的完善，快速促进了超短超强激光装置的建造。

图1 啁啾脉冲放大技术(CPA)原理图

高功率激光系统的发展对系统输出能力以及关键技术提出了越来越严苛的要求，研究人员发现基于量子实能级结构材料的CPA技术在具体应用中存在的一些问题，如增益窄化效应、光谱漂移、热透镜畸变、放大自发辐射和非线性B积分等的影响，越来越严重地影响到系统的整体性能，限制了激光脉冲峰值功率、信噪比以及光束质量的进一步提高。针对上述问题，A.Dubieties等人于1992年提出了光参量啁啾脉冲放大技术(Optical Parametric Chirped Pulse Amplification,OPCPA)的全新概念，又一次突破了限制高功率激光系统发展的诸多技术瓶颈[3]。OPCPA是结合CPA和OPA各自优点的一种全新技术，其原理是先将作为信号光的飞秒种子脉冲展宽成纳秒量级的啁啾脉冲，将该啁啾脉冲与纳秒抽运光脉冲同时注入基于非线性晶体的参量放大器，在晶体中发生三波混频并实现信号光的放大。该技术有着明显的四个优点：其一，在很短的晶体上可以实现很高的能量与功率增益；其二，通过恰当的匹配方式与非线性晶体选择，可以实现高增益条件下的超宽带放大(>100nm)；其三，参量放大器仅在泵浦光的脉冲宽度内有增益，故放大后信号光脉冲的本底较CPA放大器小很多；其四，OPCPA过程的热沉积很小，放大脉冲的热相位畸变也很小，可以将全系统B积分限制在极低水平。

CPA和OPCPA的发展使得高功率激光的输出峰值功率从过去的MW、GW提高到现在的TW、PW水平，并使得高功率激光装置的高性能运行成为可能。I.N.Ross在1997年对OPCPA的原理进行了详尽的描述[4]，并且预言通过OPCPA放大可以达到10PW的功率输出能力。2006年，英国Vulcan激光器在其一束基频能量为350J的基础上，经过整形和倍频之后获得泵浦光总能量约为150J，建立了以LBO和KDP晶体为光参量放大介质的全OPCPA系统[5]。输出信号光能量为35J，整个系统实现了25%的转换效率和1011的高增益，而且该系统光参量放大过程完整地放大了70nm光谱范围，经不完全压缩之后得到了84fs超短脉冲输出。从而验证了OPCPA系统良好的稳定性，也证实了OPCPA技术在拍瓦级高功率激光系统的应用潜力。目前在建或者已经建成的超短超强激光系统中，都或多或少采用了OPCPA技术方案[6-11]。

本文将对高功率超短脉冲激光系统相关的技术和理论进行简单的介绍，可以为超短脉冲激光系统的研究和对超短脉冲激光器感兴趣的研究人员提供参考。

1 超短脉冲激光在介质中的传输

超短光脉冲在介质中传输时，与激光强度有关的非线性折射率用表达式(2)所描述。

Δn=n-n0=n2I(t)

(2)

其中n0为介质的折射率，n2为非线性系数，I为激光强度。传输过程中的附加相位为

Δφ(t)=kLΔn(t)=kLn2I(t)

(3)

式中，k光波矢，L为介质长度。由相位变化导致的瞬时频率为

ω(t)=ω0(t)+Δω(t)

(4)

(5)

式中，ω0(t)为载波中心瞬时频率，Δω(t)为自相位调制效应所引起的附加频率，即非线性啁啾效应，描述如下：

(6)

自相位调制效应使光谱加宽，宏观效应就是激光脉冲额外变宽。早期CPA技术正是利用了超短脉冲在光纤中传播时产生的非线性效应来获得其啁啾特征，实现超短脉冲脉宽展宽。当高功率激光脉冲在单模光纤中传播时，将会经历自相位调制(SPM)和群速度色散(Group Velocity Dispersion，GVD)。自相位调制导致脉冲光谱展宽，在正色散单模光纤介质中传播时，超短脉冲的高频即蓝移部分比低频即红移部分经历的时间要长，SPM和GVD同时对超短脉冲作用，导致脉冲时域展宽。超短脉冲在单模光纤中传输时，脉冲包络振幅满足非线性薛定谔方程：

(7)

其中，T为脉冲局域时间，z为传输介质的归一化长度，γ为非线性系数，β2为群速度色散系数，α为损耗因子。

2 脉冲的展宽和压缩

图2 平行光栅对脉冲压缩器[12]Figure 2 Compressor composed of a pair of parallel gratings

超短脉冲激光系统中，对激光脉冲的展宽和压缩总是同时存在的，并且它们的作用相反。展宽器主要是提供正色散使脉冲在时域上得到展宽，而压缩器就是用来提供负色散以补偿展宽器和放大过程中的正色散，从而使展宽放大后的脉冲在时域上压缩，并将输出脉冲峰值功率提高到期望值。提供负色散的压缩器一般使用Treacy设计的平行光栅对脉冲压缩器，图2展示了平行光栅对脉冲压缩器的色散功能[12]。

啁啾脉冲从光栅G1入射，经过光栅G1的衍射作用，不同波长的光谱成分在衍射面上展开。一级衍射角θ与光谱成分的波长λ有关，其大小由光栅衍射公式决定：

sinγ+sinθ(λ)=Nλ

(8)

其中，γ为啁啾脉冲的入射角，θ(λ)为啁啾脉冲一级衍射光线与入射光线的夹角，N为光栅的线密度，λ为波长。光栅G1将啁啾脉冲一级衍射到光栅G2上，光栅G2对被光栅G1衍射的啁啾脉冲的光谱成分进行校准，最后从光栅G2平行出射。知道了平行光栅对之间的垂直距离G，入射角γ，以及光栅常数d，可以算出光脉冲经过压缩器后，任何波长处的色散量。在压缩器的设计中，还有一个量非常重要，那就是啁啾率，即单位波长内的压缩量，它决定了压缩器所能提供的色散量的大小。假设τ为时间延迟，则：

(9)

式中λ0为中心波长，b0为中心波长处的光栅斜距。

早期的脉冲展宽采用光纤来进行，由于其损耗过高、色散匹配困难等缺点，在20世纪90年代初发明了一种透射式的望远镜结构。这种方法首先在一个光栅对之间放置一个4f共焦系统，第一块光栅经过4f成像系统所成的像和第二个光栅形成一个虚的平行光栅对，控制像和第二个光栅之间的距离在光学上为负值时，色散符号发生反转。这种方法理论上可以实现展宽器和压缩器的理想匹配。旁轴近似下，二者可以用同样的色散方程表示，只是前面的符号相反。

为了直观地得到种子脉冲经过展宽器展宽后的脉冲宽度，假设入射种子脉冲为理想的高斯脉冲，定义x=0处为输入输出平面，则在输入平面上输入展宽器中的含时振幅表达式可以写为：

(10)

式中τ为高斯脉冲的半高全宽(FWHM)，ω0为其中心角频率，对于初始无啁啾脉冲，则经过展宽器之后，脉冲的半高全宽为

(11)

(12)

3 光参量啁啾脉冲放大

光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术通过光参量匹配实现光能量从泵浦光到信号光的耦合转换，原理上完全不同于增益介质内部通过实现高低能级间的粒子数反转和谐振腔选模放大过程，是光放大过程的一种全新手段。OPCPA结合了OPA放大技术优势和CPA时域展宽降低峰值功率的思想，因此比传统意义的CPA技术更为优越。不仅在世界各大高能皮秒拍瓦激光器中多有应用，更是在建和计划建造的用以研究强场激光物理的几十拍瓦高功率激光器(如ELI、PEARL、Vulcan等)的主要技术手段。结构上，单纯的OPCPA装置主要包括信号光种子源、泵浦源、展宽器、非线性晶体、压缩五个部分，附属相应的同步控制装置、色散控制系统、信噪比控制系统等。从功能上讲，OPCPA包括展宽、参量放大(OPA)和压缩过程。

OPCPA技术中，非共线相位匹配(NOPA，Non-collinear Optical Parametric Amplification)是目前应用最为有效的超宽带相位匹配技术，它与共线相位匹配的差别只在于信号光与泵浦光的夹角，因此共线相位匹配可以作为非共线相位匹配的一种特殊情况来对待。以目前常用的LBO晶体为例，如图3所示，假定OPCPA放大工作在XOZ主平面内，匹配方式为一类：e1+e1→e2，考虑缓变近似下的耦合波方程为[13]

图3 负双轴晶体XOZ主平面内三波混频波矢关系与自定义坐标系，泵浦光与主轴坐标系Z轴夹角为θ，泵浦光与信号光的非共线夹角为α，信号光与闲置光夹角为β。自定义坐标系以泵浦光的波矢方向为z轴正方向，主轴坐标轴Y为自定义坐标轴y重合，主轴坐标轴X与自定义坐标轴x夹角为θ。

Figure 3 Relationship between three main plane and custom coordinate system of negative biaxial crystal, the angle between the pump light and the Z axis of main shaft is theta, the noncollinear angle between the pump light and signal light is alpha, the angle between signal light and idler light is beta. The custom coordinate system takes the wave vector direction of the pump light as the positive direction of the z axis, the principal axis Y coordinate with the custom coordinate axis y, and the angle between the principal axis X and the custom coordinate system axis x is theta.

(13)

耦合波方程组左边表示三波随z轴的变化，右边中第一项对于信号光和闲置光表示传播方向、对于泵浦光表示走离效应，右边第二项表示三波在处置与传播方向上的衍射效应，第一项和第二项都属于线性传输项，体现了三波空间传输过程，彼此之间并无关联；非线性项是代表能量在三波之间的传递，其取值大小和正负随着z轴变化，体现了“此消彼长”的耦合意义。在自定义坐标系xyz中，沿z轴传播的准单色初始信号光、闲置光和泵浦光电场为

(14)

空间相位因子表达式：

(15)

(16)

(17)

方程化简为

(18)

非线性过程求解的方程和解分别是

(19)

耦合波方程线性项在空间频域内的表示和解为

(20)

(21)

对于几十飞秒到几百飞秒量级的超短脉冲的OPCPA过程模拟，包括展宽，放大，压缩三个过程，只能进行一维时域的分析建模。这是因为啁啾脉冲纳秒级的脉宽决定了时域取样点的范围很大，而种子脉冲几十飞秒级的脉宽决定了取样步长只能处于几个飞秒的量级，这两者的差距导致采样点数量庞大。另外，几个飞秒的取样步长所决定的频域宽度已经达到泵浦光与信号光中心频率之差，降低了计算过程的稳定性。

4 大口径光栅

高功率超短激光装置需要输出超短(皮秒或飞秒)、大能量(百焦以上)的超短脉冲，要求压缩器用到的光栅必须具备高损伤阈值、大物理尺寸和高衍射效率等特点。目前应用于高功率超短脉冲脉冲压缩的衍射光栅有两类：金属光栅和多层介质膜光栅。

金属光栅是利用全息技术在光刻胶上周期性地镀上高反射率的金属膜(通常为金和铝)，通常利特罗角附近入射时的一阶衍射效率在90%-95%之间。但是这种光栅由于金属的欧姆损耗等原因，在皮秒脉冲作用下，损伤阈值仅为0.2J/cm2左右，极大地限制了激光系统的输出功率。

多层介质膜光栅由基底、高反射率介质膜系和顶层周期性光栅刻线构成。利特罗角附近入射时一阶衍射效率通常可以达到95%-98%之间。由于透明介质对激光的吸收远小于金属材料，而且也比金属表面更难于电离，因此多层介质膜光栅具有比镀金全息光栅更高的损伤阈值，在皮秒脉冲作用下可以达到1.2J/cm2。目前对高能拍瓦激光系统而言，最大的问题是如何制造更大尺寸的压缩光栅，这涉及到多个层面的技术和工艺问题。

5 大口径非线性晶体

大口径非线性晶体是超短脉冲激光放大链路中的最基本的核心元器件。大口径非线性晶体的关键技术包括：晶体生长技术、晶体加工技术、晶体镀膜技术、晶体装夹技术、晶体在线调试技术等五个方面。高质量高性能的非线性晶体需要具备如下基本的光学、机械与化学性能特征，且要求生长周期短、生长口径大、非线性系数高、透过波段与工作波段光谱范围大、大口径内光学均匀性高、晶体机械加工性能好、不易潮解、破坏阈值高、热沉积小等方面。因此，用于激光系统的晶体会具有如下工作参数：大的有效非线性系数(高倍率功率增益)、超宽带增益光谱(支持超短脉冲压缩)、大接收角(易于装调与稳定输出)、高负载通量(适用于高能主放大器的增益介质)。

图4 不同掺氘率DKDP晶体的透过率曲线Figure 4 Transmittance curves of DKDP with different deuterium doped ratios

当前开展的超短超强激光装置研制集中在808nm波段、910nm波段与1053nm波段，分别对应的主放大器非线性晶体与掺杂玻璃包括：无机非线性晶体如高掺氘率DKDP、LBO、YCOB晶体与钛宝石晶体，中等掺氘率的DKDP晶体，混合钕玻璃等三类。严格意义上讲，如果非线性晶体的尺寸以满足1PW(30J/30fs)输出能力为标准，则当前可用的大口径(>50mm)晶体仅有三种：DKDP晶体、LBO晶体与YCOB晶体。

DKDP为氘化磷酸二氢钾，化学式为KD2PO4，英文名称Potassium Dideuterium Phosphate，激光诱导体损伤阈值很高，当前可切割晶体口径400mm量级。在不同含氘量条件下，透过率曲线如图4所示。

DKDP色散方程，不同参考书给出的色散方程以及参考资料不同。其透过范围0.2-2.1μm，线性吸收系数、双光子吸收系数可以参考V.G.Dmitriev的《非线性光学晶体手册》。不同含氘量DKDP晶体的色散方程表达式为

(22)

(23)

(24)

LBO为三硼酸锂，化学式为LiB3O5，英文名称Lithium Triborate，负光性双轴晶体，点群mm2，密度2.47g/cm3，莫氏硬度6，以0计透过波段0.155～3.2μm，1053nm/1.3ns波段激光诱导体损伤阈值很大>18.4GW/cm2，当前生长口径150mm。色散方程为

(25)

YCOB晶体，学名为三硼酸氧钙钇，化学式为YCa4O(BO3)3，英文名称yttrium calcium oxyborate，负光性双轴晶体，点群mmm。目前YCOB晶体可以切割出截面大于10cmX10cm的晶片板。YCOB晶体具有良好的光热性质，使其不仅可以应用于单脉冲高能高功率系统，也可以在重复频率10Hz激光系统中可以实现平均功率千瓦特(kW)输出。YCOB晶体的内部损伤阈值要低于表面损伤阈值，在1064/532nm波段对3ns脉宽的脉冲，体破坏阈值为4-5J/cm2；对于表面损伤阈值，10ns脉宽的1064nm激光脉冲，其破坏阈值为15J/cm2，对相同脉宽的532nm十阶超高斯脉冲，破坏阈值为10J/cm2。

图5 YCOB晶体透过谱Figure 5 The spectral transmittance curve of YCOB crystal

2010年，在Texas大学拍瓦激光系统的前端预放大器中[14]，利用口径为25mm×30mm×15mm的两块YCOB晶体在1053nm波段，在商用532nm泵浦源且能量4J的OPA放大器中实现脉冲能量自45mJ放大到>1J(稳定运行700mJ)的输出。最终经过混合玻璃放大实现1.1PW[15]。2011年高功率激光物理联合实验室对808nm波段的OPA特征进行了理论分析[15]。2012年，我国强场激光国家重点实验室利用口径63mm*68mm*23mm的YCOB晶体获得焦耳级OPA输出[16]。YCOB晶体具有很大的透过谱(200nm-2500nm)，如图5所示[17]。

色散方程为(λ：μm；T=293K，354.7nm< λ <1907.9nm)。

(26)

6 信噪比提升技术

对于提高信噪比的方法，目前已经研究的措施有很多，如等离子体镜、双通共焦放大、双啁啾脉冲放大(DCPA)、强度相关偏振旋转和OPCPA等。选择适当的技术用在大型激光装置上，既提高信噪比又不影响其他性能，还需要更多的研究和实践。

6.1 等离子体镜技术

等离子体镜(Plasma Mirror,PM)技术是在系统终端的有效提升高功率激光信噪比的方法，其原理为：当一定强度的短脉冲激光入射到透明光学介质材料，小于临界功率密度的边缘噪声光透射出去，但是大于临界功率密度的脉冲前沿会在基片表面产生等离子体；当等离子体的密度超过临界电子密度后，入射介质将从高透射材料转变为全反射材料，使得激光的中心脉冲被反射[18]。

等离子体镜改善超短超强脉冲信噪比的研究分为两个领域着手：1)研究材料产生的等离子体对激光的反射率及输出激光的信噪比提升层次；2)研究强光入射产生的等离子体对反射光束的光束质量影响程度。

图6 等离子体镜提高信噪比的原理图(左)以及实验结果图(右)[19]

1994年，D.M.Gold将616nm/130fs的激光脉冲经过光学系统后得到1016W/cm2的功率密度，以布鲁斯特角入射到基片上，实验原理如图6中左图所示，实验中得到了等离子体对激光脉冲反射效率达到50%，而底片的初始反射效率为0.1%，输出脉冲的信号强度与噪声强度比为625：1，其结果如图6中右图所示[19]。除此在等离子体镜对光束质量影响的研究中，发现等离子体镜对反射光束的空间特性有优化作用，实现了光束匀滑效果，结果如图7 (b)所示。

图7 等离子体镜对光束的空间滤波作用[19]

图8 等离子体镜实验光路图(上左)、远场结构(上右)、反射率随功率密度的变化曲线(下左)、等离子体对信噪比的改善效果图(下右)

Figure 8 Upper left: experimental light path of plasma mirror Upper right: spot far filed structure Lower left: curve of reflectance with power density Lower right: effect of plasma on improving signal to noise ratio

2002年，B.Dromey等人对处于近场和远场位置处的等离子体镜进行了研究[20,21]。图8给出了文献[21]中的实验光路图、等离子体镜表面反射率随功率密度的变化曲线图、远场图像以及信噪比改善曲线，从图中可以看出：等离子体镜可以将脉冲的信噪比提高2-3个数量级。

随着激光功率的进一步提高，有时激光脉冲前沿的聚焦功率就可以达到1018W/cm2，这时等离子体将提前表现出镜子的效应，反射预脉冲。科学家们针对此问题提出双等离子体镜或者级联等离子体镜结构来改善入射激光脉冲的信噪比。

2007年，A.Lévy等人在10TW的激光器输出端上间距4cm平行放置两个等离子体镜，如图9中左图所示，基片使用了BK7材料[22]。具体的双等离子体镜、单等离子体镜对提高信噪比的效果曲线见图10所示，经过等离子体镜后，脉冲激光的空间分布见图9中右图所示。

图9 双等离子体镜结构图(左)以及实验后的空间分布(右)[22]

总之，目前国际上对等离子体镜技术的研究主要集中在以下三个方面：

(1)对等离子体镜的制作材料有一定要求，首先材料要具有更高的电离阈值，才能满足高功率激光预脉冲被透射的要求，其次初始透过率要很高；

(2)对入射位置和角度的研究，重点在于不同情况下等离子体镜对光束质量的影响，以及反射效率对入射位置和角度的依赖关系；

(3)多个等离子体镜的级联使用技术，随着激光功率的进一步发展，单等离子体镜将不能有效滤除噪声，优化光束质量，需要采用级联等离子体镜提高输出脉冲的信噪比。

这三个方面的共同目的，就是通过这些研究揭示等离子体镜技术的基本物理内涵，掌握相关参数，并最终达到实用化。

6.2 双共焦多通放大技术

双共焦多通放大(Double-Confocal Multipass Amplifier)技术采用两个共焦的多通放大器对振荡器产生的激光脉冲进行有效的放大，实现高信噪比、高光束质量的脉冲输出。

文献[23]中J.Wojtkiewicz和C.G.Durfee建立了一套高信噪比、高光束质量的双共焦多通的钛宝石激光放大系统，该系统能产生10mJ的能量输出，该放大器的结构图如图11所示，其压缩的输出光束的M2因子达到1.15，通过使用可饱和吸收体，输出脉冲的信噪比达到109。

图10 双等离子体镜、单等离子体镜对提高信噪比的效果曲线[22]

Figure 10 The effect of double plasma mirror and single plasma mirror on improving the signal-noise-ratio

图11 双共焦多通放大器结构示意图[23]

Figure 11 Schematic diagram of dual-confocal multipass amplifier structure

6.3 双啁啾脉冲放大技术

双啁啾脉冲放大(Double Chirped Pulse Amplification,DCPA)技术采用两个CPA联合起来一起使用，文献[24,25]中提出的DCPA装置结构如图12所示，从图中可以看出，该结构在第一个CPA之后放置了一个非线性滤波器，其目的为将叠加在主脉冲中的ASE信号滤除掉，滤除效果见图13所示，从图中可以看出，ASE信号得到有效滤除。经过滤除之后纯净的脉冲进入第二个CPA再次进行放大，从而得到高信噪比的脉冲输出，文献中的实验结果见图13所示，从图中可以看出，采用DCPA技术相对单CPA技术，信噪比提高了3个数量级，使系统最终的对比度输出达到1010。

图12 DCPA实验装置图[25]

图13 DCPA对信噪比改善的效果图

6.4 强度相关偏振旋转技术

强度相关偏振旋转技术是提高信噪比的有效手段。文献[26,27]中分别在实验中采用了该技术，都取得了良好的效果，这项技术最常见的是交叉偏振波产生(cross-polarized wave,XPW)技术[28,29]，该技术对信噪比的提高效果非常明显，为当前高功率激光系统前端预放大器普遍采用[30]。

图14为中国科学院物理研究所光物理重点实验室“极光-III”装置中采用的XPW技术提高信噪比的实验光路图，该实验达到良好的效果，信噪比从105提高到107(如图15所示)，证明了XPW技术确实能有效地提高飞秒超强激光的信噪比。

图14 XPW滤波实验光路图

M1 and M2 are wideband total reflectors with a 45 degree tilt；P1 and P2 are a pair of Gran Prisms placed orthogonal to each other；F1 and F2 are positive lenses with focal lengths of 800mm and 200mm respectively

7 总结

本文综述了超短超强脉冲激光系统的相关技术，包括展宽器、压缩器、超短脉冲传输中的非线性效应、激光系统的相关单元以及全局化的信噪比问题，可以为了解高功率超短超强脉冲和相关方面的科学研究提供参考。

图15 XPW滤波前后的光谱(a)及皮秒量程内的信噪比比较(b)