限制首先来自峰值功率
短而有能量的脉冲穿过放大器,可能积累不需要的非线性相位,甚至损坏介质。Strickland 与 Mourou 先把脉冲在时间上铺开,再抽取更多能量,最后补偿啁啾,把增能与最高峰值功率分开。
1985 年勘正版论文报告了 1.06 微米、2 皮秒、毫焦量级的脉冲,没有报告今天的拍瓦系统。Rochester 的机构历史确认了勘正版引用与后来影响。
展宽先改到达时间
脉冲已有足够谱宽时,不同频率取得不同群延迟,就能把脉冲拉长。Strickland 的叙述包括早期装置的光纤展谱与展宽、钕玻璃放大、光栅压缩;现代 CPA 不必沿用同一展宽器。
对强度形状固定的高斯脉冲,能量除以强度半高全宽,再乘下式因子,得到峰值功率。能量固定时,时长增大几倍,峰值功率就缩小几倍。这是脉形计算示例,不是对原装置的拟合。
压缩要修好频谱相位
放大增加能量,也可能改谱形并添相位。压缩器若只补一种延迟项,可能留下高阶相位、时间翼或卫星脉冲。因此,谱很宽不等于已经量到短脉冲。
要区分接近变换极限的输出与仍然啁啾的长脉冲,需要频谱相位和合适的时间诊断。即使有强度自相关,也要脉形假设或额外重建信息,才能唯一给出时长。
来源:[2]
峰值降低,没有抹掉全部限制
增益带宽、放大自发辐射、非线性相位、损伤通量及压缩效率,仍然限制 CPA。最后再压缩,只是把最高强度移到必须承受它的下游光学元件;展宽不提供无限保护。
2018 年奖表彰产生强超短脉冲的方法。最初皮秒演示、后来的飞秒系统与阿秒计量,是不同实验步骤。
输出处同时检查能量与时长
进入模型后,带着能量比较展宽、放大与再压缩三个阶段。压缩成功既要有时间结果,也要有频谱相位解释;仅把标签改成想要的峰值功率,还没有完成检验。
来源:[2]