啁啾脈衝放大 - 維基百科，自由的百科全書

啁啾脈衝放大（英語：Chirped pulse amplification, 縮寫: CPA）是一種用於放大雷射超短脈衝（英語：Ultrashort pulse）直到達到拍瓦（petawatt）水平的技術，其中雷射脈衝在放大之前在時間上和光譜上被拉伸^[1]。

啁啾脈衝放大技術是目前世界上除了功率約為500 TW的國家點火裝置之外的所有最高功率雷射器（大於約100 TW）使用的最先進技術。這些雷射器的一些例子是拉塞福－阿普頓實驗室的中央雷射設施（英語：Central Laser Facility）的Vulcan拍瓦升級，內布拉斯加大學林肯分校的Diocles雷射器，大阪大學雷射工程研究所GEKKO XII設施的Gekko拍瓦雷射器，羅切斯特大學雷射能量學實驗室的OMEGA EP雷射器，和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室前Nova雷射（英語：Nova (laser)）現已拆除的拍瓦系列。除了這些最先進的研究系統之外，許多商業製造商還銷售鈦-藍寶石型（英語：Ti-sapphire laser）啁啾脈衝放大，峰值功率為10到100 GW。

使用啁啾脈衝放大技術，設置強度高達10²² W /cm²的雷射器，脈衝長度為幾個飛秒（10^-15秒）。

背景[編輯]

啁啾脈衝放大技術是最初被發明於1960年用來增加雷達可用功率的技術^[2]。用於雷射的啁啾脈衝放大技術於1985年由當時在羅徹斯特大學的熱拉爾·穆魯和唐娜·斯特里克蘭引入^[3]，他們於2018年獲得諾貝爾物理學獎^[4]。

原理[編輯]

光脈衝越短，所包含頻率的頻譜越寬。這是由於光脈衝描述為波包（參見同一篇文章）。對於高斯波包，在時間長度Δt和譜寬Δω之間應用以下關係：

\Delta t\propto {\frac {1}{\Delta \omega }}.

光學元件可以不同地折射或延遲不同頻率的光。通過布置光學元件，主要使用柵格和稜鏡，可以不同地延遲（短）雷射脈衝的不同頻率分量，並且可以在空間上分離和再次壓縮脈衝。

參閱[編輯]

參考資料[編輯]

^ Paschotta, Rüdiger. Chirped-pulse Amplification. RP Photonics Encyclopedia. July 1, 2017 [October 2, 2018]. （原始內容存檔於2020-11-02）.
^ Cook, Charles. Pulse Compression-Key to More Efficient Radar Transmission. Proceedings of the IRE (Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)). 1960, 48 (3): 310–316. ISSN 0096-8390. doi:10.1109/jrproc.1960.287599.
^ Strickland, Donna; Mourou, Gerard. Compression of amplified chirped optical pulses (PDF). Optics Communications (Elsevier BV). 1985, 56 (3): 219–221 [2018-10-06]. ISSN 0030-4018. doi:10.1016/0030-4018(85)90120-8. （原始內容 (PDF)存檔於2018-12-23）.
^ The Nobel Prize in Physics 2018. Nobel Foundation. [2 October 2018]. （原始內容存檔於2018-10-02）.

閱論編雷射

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雷射光學	Beam expander（英語：Beam expander） Beam homogenizer（英語：Beam homogenizer） B積分啁啾脈衝放大 Gain-switching（英語：Gain-switching）高斯光束 Injection seeder（英語：Injection seeder） Laser beam profiler（英語：Laser beam profiler） M squared（英語：M squared）鎖模技術 Multiple-prism grating laser oscillator（英語：Multiple-prism grating laser oscillator） Multiphoton intrapulse interference phase scan（英語：Multiphoton intrapulse interference phase scan）光放大器共振腔光學隔離器 Output coupler（英語：Output coupler） Q開關 Regenerative amplification（英語：Regenerative amplification）

雷射光譜學	Cavity ring-down spectroscopy（英語：Cavity ring-down spectroscopy）共聚焦雷射掃描顯微 Laser-based angle-resolved photoemission spectroscopy（英語：Laser-based angle-resolved photoemission spectroscopy）雷射繞射分析（英語：Laser diffraction analysis）雷射誘導擊穿光譜雷射誘導螢光（英語：Laser-induced fluorescence） Noise-immune cavity-enhanced optical heterodyne molecular spectroscopy（英語：Noise-immune cavity-enhanced optical heterodyne molecular spectroscopy）拉曼光譜學二階諧頻影像顯微（英語：Second-harmonic imaging microscopy）太赫茲時域光譜（英語：Terahertz time-domain spectroscopy）可調式二極體雷射吸收光譜（英語：Tunable diode laser absorption spectroscopy）雙光子激發顯微（英語：Two-photon excitation microscopy）超快雷射光譜（英語：Ultrafast laser spectroscopy）

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