LiNbO_3∶Fe晶体中飞秒二波耦合光栅衍射自增强现象

在超快二波耦合配置下的LiNbO3∶Fe晶体中写入了体相位栅,通过一定的脉冲写入方法进行飞秒脉冲写入光栅的衍射自增强实验,在双光写入饱和后进行单写入光照射,产生了持续1 h的衍射自增强,同时又发现在光栅写入未饱和的时候改为单光写入也产生了衍射自增强现象,持续2 h。随后从光调制角度分析了该自增强现象的理论原因:脉冲衍射光和写入光共同作用,提高了二者耦合程度,写入了新光栅,从而加强原光栅,导致衍射效率提高,从而证明飞秒脉冲写入光栅的读出擦除可抑制,这对提高光全息记录的读出质量有正面意义。     

读出光偏振态控制的Ce：KNSBN光折变开关

理论分析了以读出光偏振态控制Ce：KNSBN晶体衍射光强从而实现光折变光开关操作的基本原理：在o光和e光读出条件下实验测量了o光两波耦合写入体光栅的衍射效率与写入光光强比的关系。结果表明，e光读出时最大光栅衍射效率为o光读出的13．6倍；e光读出与o光读出衍射效率之比随写入光强比的变化近似为一常数；Ce：KNSBN晶体具有良好的开关性能。     

双掺杂LiNbO3:Fe:RU晶体的全息读出特性

为了解决读出过程中全息数据的擦除问题，研究了新型双掺杂LiNbOa：Fe：Ru晶体的全息读出特性。分析了双中心和单中心记录方案光栅的读出特性，并联立双中心物质方程和耦合波方程进行了模拟计算。结果表明，双中心记录所得到的饱和全息的读出时间常数远低于LiNbO2：Fe：Mn晶体的读出时间常数；单色光记录可以实现有效的全息，且其读出时间常数远大于记录时间常数，表现为准态非挥发读出。分析表明，这可能由于Ru的能级比Mn更靠近Fe，更易被红光激发，从而使得双中心记录所得饱和光栅的存贮持久性降低；单色光记录中红光能够同时充当记录光和抽运光，记录过程中红光能够在Fe上记录光栅并将其转移到Ru上，而在读出过程中则由于Ru能级较深，擦除缓慢。     

一种波分解复用技术的实验研究

文章提出一种基于光折变晶体LiNbO3的波分解复用技术实验研究方法,研究了影响光栅衍射效率的重要因素.实验采用o光写入e光读出,写入光强比为1∶1.通过在同一位置由红光和绿光先后写入光栅(两光栅夹角为0.18°时不会发生串扰),并用耦合光读出,成功地进行了解复用实验.     

C60掺杂垂直排列向列相液晶中光束脉冲现象的研究

利用二波耦合实验研究了C60掺杂垂直排列向列相液晶(5CB)中全息光栅衍射信号的脉冲现象,实验发现没有相干光预照与有相干光预照的样品的衍射信号表现出不同的脉冲现象。折射率光栅瞬间增强产生的脉冲要比折射率光栅瞬间减弱时产生的脉冲显著得多。为了解释实验中观察到的这种现象,给出了液晶分子取向力矩平衡方程。     

体全息光栅偏移布拉格角读出时衍射角的测定

体全息光栅的读出偏离布拉格条件时,衍射光方向的确定是体光栅耦合波理论中的一个重要问题.前人(例如Kogelnik和Heaton)对此有两种不同的假设,基于这两种假设算出的衍射光方向有一定差别.我们设计实验,较精确地测量了透射式和反射式光栅在不同写入条件下衍射光方向随读出光角度变化的规律.实验结果表明,衍射光的方向并不是简单地符合某种假设,而是与两写入光的角度和光栅的倾斜度有很大关系.特别是对反射式全息图,光栅矢量的倾斜角越大,衍射光方向越接近于Kogelnik的假设.反之,衍射光方向越接近于Heaton等人的假设.     

PQ-PMMA光致聚合物全息存储材料的动态特性

理想的存储材料一直是体全息技术发展的关键.光致聚合物材料具有高灵敏度,高信噪比和制造成本低廉等诸多优点,是高密度全息存储最有希望首先获得突破的材料.PQ-PMMA光聚物以其较低的曝光收缩性和较大的厚度受到了人们的广泛关注,但是人们对其光致聚合机理和全息性能的认识并不充分.分析了材料曝光后内部的光反应过程以及扩散作用对信息的永久存储造成的影响,通过光反应过程建立了适合此类材料的扩散方程.在曝光条件下,PQ分子吸收光子,形成自由基,然后该自由基引发MMA单体形成活性自由基.PQ分子与MMA分子的一对一加成是主要的反应,同时可能有少量的低聚物产生,这是由PQ引发MMA发生的链式反应引起的.通过分析光反应速率,得到了PQ的扩散方程,并将其推广为描述自由单体扩散的一维非局域方程.对该方程进行数值求解较好地描述了光栅的建立过程,通过优化方法得到了材料的主要性能参数如聚合速率,扩散速率和有效链长度等.利用上述方法,得到PQ分子扩散系数的数量级为10-21m2/s,与相关文献的报道一致.由于PO分子在常温下的扩散系数较小,曝光结束后随着放置时间的增长,PO分子的扩散作用将导致材料的光栅轮廓变模糊,折射率调制度下降.采用过曝光方法能够很好地保持存储图像的长期稳定性.在实时探测过程中,首次在光致聚合物中观察到动态自增强效应.光折变材料的动态自增强效应是由于两记录光在材料内部形成光栅,然后挡住其中一束用另一束记录光进行读出.读出的衍射光会发生增强现象.这是由于读出光与其自身的衍射光发生干涉形成的光栅加强了原光栅,使衍射增强.在文中的光致聚合物中,光栅形成机制不同于光折变材料,因此衍射效率自增强也有所不同.当两束记录光进行光栅记录的同时,由于材料的收缩效应使原光栅与光强光栅间产生偏移,相干光会继续消耗单体记录新的光栅,这使得衍射效率曲线先上升达到最大值后下降,并再次出现上升和下降过程,并最终趋于稳态.文中考虑材料在光反应过程中的收缩,利用多光栅叠加的原理对上述实验现象进行了解释.     

GaAs中对撞光致载流子光栅引起的能量转移和脉冲形变

GaAs中光致载流子光栅引起的瞬态能量转移是光放大,光开关等研究的基础,Smirt等人对光栅沿平行GaAs表面方向形成的情况进行了广泛而深刻的理论和实验研究,并认为两强度相同的脉冲间不存在能量转移。本文研究了光栅沿通光方向形成的光对撞光致光栅引起的能量转移和由此以及光自衍射引起的脉冲形变,给出了光栅自衍射的普适公式,理论计算了这些过程,得到了相同强度光脉冲间的能量转移,获得了与预计一致的脉冲形变。     

光学自增强效应与衍射效率的提高

利用含时光折变双光耦合方程数字模拟计算了掺铁铌酸锂晶体中双光耦合的动态过程,分析了空间电荷场及其位相、光折变光栅位相等光折变参量的变化过程,解释了光折变自增强效应,提出了提高光折变光栅衍射效率的有效方法．     

CPM染料激光器高阶孤子效应的研究

在飞秒光脉冲领城,人们正在潜心研究两个方面的工作。其一,飞秒光脉冲的放大、腔外压缩,进而应用于超快现象的实际研究。其二,CPM激光器物理机制的研究。近几年的研究表明,当脉宽进入飞秒领城,腔内的色散和自相位调制将起十分重要的作用。超短光脉冲在光纤中传播所产生的调制不稳定性、孤子效应等都相继在CPM激光器中出现。CPM激光器是一个具有饱和增益、饱和吸收、自相位调制和色散的复杂的非线性系统。随着四棱镜的引     

基于多台阶反射光栅的飞秒脉冲压缩装置

反射式光栅对是一种具有负色散性质的器件,可用于飞秒激光脉冲的压缩和展宽,具有无材料色散的优点。给出了一种基于多台阶反射光栅的脉冲压缩装置。该装置为倍密度光栅结构,由两个周期分别为40μm和20μm的四台阶反射式光栅组成。实验得到的衍射效率可以达到70%以上,输入脉冲经过两个光栅的衍射后会按原路返回,从而达到色散补偿的效果。利用此压缩装置,脉冲宽度为66.8 fs的输入脉冲压缩至接近傅里叶变换极限脉冲,即46.6 fs,由此证明只要多台阶光栅效率足够高,此装置就有可能成为不同于棱镜对进行飞秒脉冲腔内和腔外压缩的另一种途径。     

飞秒激光对光纤布拉格光栅的曝光实验研究

采用聚焦的红外飞秒激光对紫外激光刻写的Ⅰ型光纤布拉格光栅(FBG)分别进行了单点和扫描式曝光实验,重点研究了飞秒激光脉冲能量远低于光纤的损伤阈值情况下,脉冲激光对光栅光谱的影响。实验发现,激光单点照射栅区任意位置时,照射过程中的光谱有较大红移,且光谱结构不再是单透射峰而是不规则的多透射峰;然而照射结束后的布拉格波长蓝移且光栅透射率增加,随着曝光时间的增加该变化逐渐趋于饱和。通过建立非均匀温度场扩散模型,激光诱导的折射率变化会叠加在原光栅的折射率调制分布上,理论仿真了不同曝光时间后和曝光过程中的光谱变化,与实验结果非常吻合。     

用飞秒激光在石英玻璃体内写入光波导和光栅的研究

用飞秒激光在石英玻璃写入了光波导和光栅等结构。飞秒激光辐射照形成波导效应时的折射率改变量为0.001至0.008。折射率的改变量依赖于飞秒激光脉冲辐照的剂量和功率密度。通过Raman光谱和AFM图像,研究了波导区的物质结构变化,并对飞秒激光写入过程的物理机制进行了探讨。     

Generation of high-repetition-rate WDM pulse trains from anarrayed-waveguide grating

We present what we believe to be the first demonstration of femtosecond pulse train generation from an arrayed-waveguide grating. Terahertz-rate bursts of femtosecond pulses are produced with the rate determined by the arrayed-waveguide delay spacing     

Grating compensation of third-order material dispersion in thenormal dispersion regime: Sub-100-fs chirped-pulse amplification using afiber stretcher and grating-pair compressor

We describe a method for compensating large amounts of second- and third-order material dispersion, and we present two simple, compact and robust stretcher-compressor systems for microjoule-and millijoule-level chirped-pulse amplification. These systems, which use dispersive material to stretch and a modified grating pair to compress the pulse, provide expansion and compression with full cubic-phase compensation. Unlike previous fiber-stretcher systems which were limited to picosecond pulse durations, these systems can be used effectively with 50-fs microjoule pulses or 100-fs millijoule pulses. The results of our model are described, including the quartic-phase limitations for both systems. We discuss other applications of this grating pair to other areas of ultrafast optics, including intracavity dispersion compensation for femtosecond oscillators     

飞秒激光在LiNbO3晶体上烧蚀衍射光栅

利用脉冲宽度为50 fs,中心波长为800 nm,重复频率为1000 Hz的乜秒激光脉冲在LiNbO3晶体上烧蚀表面衍射光栅,采用632.8 nm的He-Ne激光测量不同光栅的衍射效率.在激光脉冲能量和光栅常数相同的情况下,烧蚀速率由20 μm/s增大到200 μm/s时,所加工光栅的1级衍射效率从1.7%增大到2.3%;如果光栅常数和烧蚀速率不变,将激光脉冲能量由70 nJ增大到110 nJ,所加工光栅的1级衍射效率从1.9%减小到1.3%;随着光栅常数的增大,在LiNbO3晶体上烧蚀光栅的各级衍射效率也随之增加.对实验结果进行理论分析表明,可以通过提高烧蚀速率、降低激光脉冲能最和增大光栅常数来提高飞秒激光加工光栅的衍射效率.     

紫外飞秒激光的脉宽测量方法

相对于近红外波段的飞秒激光脉冲，紫外波段的飞秒脉冲由于具有单光子能量高、聚焦特性好、电离率高和成丝阈值低等优点，在高功率密度光场的产生、等离子体光物理等领域有着越来越广阔的应用前景，成为激光技术的研究热点。随着紫外飞秒激光技术的发展，传统的脉宽测量方法不能满足需求。指出了紫外飞秒激光脉宽测量研究的主要进展，讨论了目前可用于紫外飞秒激光脉宽的测量方法，主要有双光子荧光测量法、互相关法、简并四波混频法、多光子电离法，介绍了相关测量原理与特点。在此基础上，对紫外飞秒激光脉宽测量技术研究前景进行了展望。     

Double-passed arrayed waveguide grating for 500-GHz pulse burst generation

500-GHz repetition rate pulse bursts on multiple wavelength shifted channels are generated via femtosecond readout of an arrayed waveguide grating (AWG). These bursts are combined onto a single channel by double-passing the AWG, resulting in a substantially increased number of output pulses.     

飞秒激光脉冲在大气中的色散及补偿

卫星飞秒激光测距理论上可达到亚微米量级的测距精度,但飞秒激光脉冲在大气中传输时由色散导致的脉冲展宽显著,会使测距精度下降。为补偿飞秒激光脉冲在大气中的色散需对其色散量进行定量计算。推导了飞秒激光脉冲在大气中的群速度色散和脉冲展宽公式,表明脉冲展宽程度和群速度色散及传输距离有关;中心波长相同的飞秒激光脉冲脉宽越窄色散越严重,而当脉宽相同时,中心波长越短色散越严重。计算比较了大气和BK7玻璃的群延时、群速度色散和三阶色散。卫星激光测距系统应采用中心波长较长的1 550 nm的飞秒激光脉冲,脉宽应适当选取。由于飞秒激光色散严重,提出了采用单模光纤序列进行粗补偿和采用光栅对进行精密补偿的两种补偿相结合的方式对其色散进行补偿。     

多脉冲飞秒激光烧蚀铝靶动态特性研究

利用时间分辨阴影图研究了脉冲能量在200微焦的多脉冲飞 秒激光烧蚀铝靶的动态过程、并使用 扫描电镜研究了靶材表面烧蚀区域的形貌特征。时间分辨阴影图的记录结果表明,在不同时 间延迟条件 下,飞秒激光烧蚀铝靶形成的冲击波体积和喷射物的空间分布均随着脉冲个数的增加而发生 不同程度的变 化,尤其是单脉冲烧蚀情况下在1ns延时阴影图中观察到的近同心圆条纹会随着脉冲数目增 加逐渐变得模 糊乃至消失。烧蚀区的电子扫描显微镜图像清楚地揭示出烧蚀过程中伴随有液态铝的产生, 其溅射凝固后 在靶材表面形成小球和细丝状微纳结构。实验结果进一步证实了由前序脉冲烧蚀导致的铝靶 表面结构的改 变会对后继脉冲的烧蚀产生显著影响,从而使多脉冲烧蚀表现出明显不同于单脉冲烧蚀的特 性。这些结果 对飞秒激光脉冲沉积薄膜、直写生成表面微结构等应用的工艺参数优化具有很好的指导意义 。