自锁模飞秒钛宝石激光技术进展

给出了锁模超快钛宝石激光的实验进展,介绍了几种典型的自锁模飞秒钛宝石激光,、并讨论了自锁模钛宝石激光的克尔镜锁模理论和孤子激光器理论。     

自锁模陶瓷激光器

自锁模激光腔不需要附加半导体饱和吸收镜（SESAMs）等主动和被动锁模器件，完全靠激光材料的光学和热效应达到锁模。与克尔镜锁模相比，自锁模对激光腔的排列不敏感，锁模区较长。最近第一台高功率自锁模Yb：Y2O3模陶瓷激光器研制成功。该激光器结构简单紧凑，激光腔只使用了3个反射镜和一个陶瓷棒。     

Nd:YVO4自锁模皮秒激光器

设计并研究了Nd:YVO4自锁模皮秒激光器,探究了激光器的最佳锁模条件。观察并分析了自锁模皮秒激光器准周期锁模、倍周期锁模状态,研究并测量了结构紧凑的直腔自锁模激光器的输出特性。谐振腔为凹平直腔,Nd:YVO4晶体作为激光增益介质和克尔介质,在未加其他锁模元件的情况下,实现了1 064 nm高效率连续锁模脉冲激光输出。晶体距输入镜16 mm、腔长为90 mm时,对1 064 nm透过率分别为10%、20%、30%和50%的四种输出镜下激光器的输出特性进行了对比分析。对激光器进行优化设计,输出镜透过率为10%,泵浦功率为8 W时,激光器输出功率为2.76 W,斜效率高达43.2%,锁模脉冲重复频率为1.43 GHz,激光器实现了高效、稳定的连续锁模。     

自锁模固体激光器自启动理论研究

利用被动锁模激光器的锁模原理 ,结合自锁模固体激光器中等效快可饱和吸收体的物理特性 ,建立了自锁模动力学方程和控制自锁模激光器运转特性的速率方程组。对速率方程组线性化处理 ,导出自锁模激光器启动条件 ,并将克尔透镜锁模固体激光器自锁模启动条件直接与自锁模启动因子联系起来。所得结论与实验结果有很好的一致性。     

热效应对克尔自锁模激光腔的影响

本文用了一种简单的模型讨论了既作为增益介质又作为克尔介质的激光棒的热效应，用非线性克尔介质的严格ABCD矩阵来讨论非线性克尔效应和热效应对锁模及输出稳定性的影响，讨论了有热效应存在时光斑尺寸随功率的变化情况，热效应对相对敏感度J参数的影响，非线性克尔效应及热效应在锁模过程中各自起的作用，当激光器输出稳定的自锁模脉冲时，腔参数选取的依据．由于此ABCD矩阵不仅可用于高斯光束，也可用于任意轴对称光束，且可用于大的泵浦功率，因此此方法具有更广泛的应用价值．但由于计算问题，我们采用了泰勒级数展开，因此本文讨…     

激光二极管抽运Yb:LSO自锁模激光器

利用激光二极管抽运掺镱石丰酸镥(Yb:Lu2SiO5,Yb:LSO)晶体,在腔内不加任何主被动调制器、且腔内未插入硬光阑的情况下,实现了激光器的克尔透镜自锁模运转.采用4镜Z形折叠腔,在抽运功率为15.8 W时,得到平均功率达2.05 W的克尔透镜自锁模稳定脉冲输出,相应的斜率效率为16.5%.     

含有克尔自聚焦介质三元腔的自锁模激光器谐振腔的精确计算

设计了一种处理具有像散的克尔透镜锁模腔的精确理论计算方法 ,并用该方法对三元腔固体自锁模激光器的像散、稳定性、光束参数、自聚焦效应和克尔自聚焦强度与腔参数的关系进行了系统的理论计算。该计算为自锁模固体激光器的设计和调整提供了理论依据。     

激光二极管抽运的克尔透镜锁模 Yb:YAG激光器

为了实现激光二极管抽运的Yb：YAG晶体克尔透镜锁模运转，采用波长在930nm的激光二极管单向抽运Yb：YAG晶体，利用五镜谐振腔，在腔内没有插入硬光阑的情况下，实现了Yb：YAG晶体的稳定克尔透镜锁模运转，得到输出功率为20mw的稳定锁模脉冲，其中心波长在1038nm，重复频率为94MHz，谱线半宽度大于9nm，理论上可以支持124 fs的锁模脉冲。     

自锁模钛宝石激光器的谐振腔设计

对自锁模掺钛宝石激光器的原理作了较详细的描述，指出克尔透镜效应是形成自锁模的主要原因。在自聚焦理论基础上，从无象散近似出发．推导出钛宝石棒的非线性矩阵，由此得出钛宝石激光器的谐振腔设计方法，并且讨论了谐振腔稳定性对自锁模的影响、软光阑与硬光间的不同之处以及腔内的群速度色散补偿。最后，将计算结果与实验作了比较．两者符合得很好。     

激光二极管抽运的克尔透镜锁模Yb∶YAG激光器

为了实现激光二极管抽运的Yb∶YAG晶体克尔透镜锁模运转,采用波长在930nm的激光二极管单向抽运Yb∶YAG晶体,利用五镜谐振腔,在腔内没有插入硬光阑的情况下,实现了Yb∶YAG晶体的稳定克尔透镜锁模运转,得到输出功率为20mW的稳定锁模脉冲,其中心波长在1038nm,重复频率为94MHz,谱线半宽度大于9nm,理论上可以支持124fs的锁模脉冲。     

Kerr效应对依赖强度耦合J-C模型中纠缠交换的影响

在多个原子分别与多个腔场发生依赖强度耦合的相互作用系统中,运用全量子理论,研究了Kerr介质对纠缠信息在原子与腔场之间周期性可逆交换传递过程的影响.结果表明: Kerr介质对初始腔场为真空态或最低Fock态组成的纠缠态等一些特殊情形不产生任何影响.而对一般Fock态|nk>(nk≠0)都会改变其纠缠信息转换的相位和周期. Kerr效应越强烈转换周期就越短,相反,可以利用选取不同Kerr介质来控制纠缠信息交换传递的快慢.另外,相位的改变也与腔场中光子数nk(k=1,2,3,…,M)有关.     

高Q Kerr介质腔中双模SU(1,1)相干态场与级联三能级原子相互作用的动力学特性

本文研究了一个位于高QKerr介质腔中初始时处于基态的级联三能级原子与双筷SU（1，1）相干态场相互作用系统中，Kerr效应对原子动力学行为和光场性质的影响.结果表明:随着Kerr效应增强，拉比振荡的回复周期缩短，双筷光场的压缩量总是减小，两模间的关联程度减弱，但非经典相关程度则存在增强的情形。     

Kerr效应对光场的振幅N次方压缩的影响

本文研究了一个位于ＱＫｅｒｒ介质腔中的级联三级原子与相干态场相互作用系统中，Ｋｅｒｒ效应对光场的幅振Ｎ次方压缩的影响。结果表明，Ｋｅｒｒ效应导致光场振幅Ｎ次方压缩量显著增大，当初始光场较强时，光场的振幅Ｎ次方压缩度的时间演化呈现明显的周期性。     

非线性Jaynes-Cummings模型纠缠演化和最大纠缠态产生

利用数值计算的方法,研究了Kerr介质腔中的J-C模型二能级原子和单模光场作用过程中信息熵和纠缠演化,得到了Kerr效应对纠缠态纠缠性质的影响。结果表明,Kerr介质对耦合体系的纠缠度有强烈的影响,在合适的Kerr效应下,量子态将长时间保持最大纠缠。     

Kerr介质中双模SU(1,1)相干态场与三能级原子的量子纠缠

研究了在高Q Kerr介质腔中,关联双模SU(1,1)相干态场与V型、 ?型和 型三能级原子相互作用的量子纠缠性质。采用数值计算方法,详细讨论了Kerr效应对模场和原子之间纠缠程度的影响。研究发现在高Q Kerr介质腔中,模场与原子之间的纠缠受到Kerr效应影响的规律是一致的,在介质参数达到一定值前,模场与原子之间的纠缠随介质参数的增大而增大,超过这一定值后反而会降低它们之间的纠缠。     

在平凹腔Nd:YAG激光器中Cr~(4 ):YAG被动锁模的特性研究

在平凹稳定腔中用Ｃｒ４＋ＹＡＧ作为可饱和吸收体实现了脉冲ＮｄＹＡＧ激光器的被动锁模运转,得到平均脉宽为１９０ｐｓ,输出能量为２２ｍＪ的脉冲序列。理论上分析了Ｃｒ４＋ＹＡＧ被动锁模的动力学过程以及ＮｄＹＡＧ的克尔透镜自聚焦在被动锁模中的作用     

高Q Kerr介质腔内强相干光场与∧型三能级原子相互作用中原子的偶极压缩效应

研究了处于高Q Kerr介质腔中强相干光场与∧型三能级原子相互作用中原子的偶极压缩．着重讨论了Kerr介质、原子与光场间的耦合系数以及失谐量对原子偶极压缩的影响。     

弱克尔介质好腔中纠缠相干态光场驱动下的贝尔态原子系统的保真度

运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了含弱克尔介质好腔中的Bell态原子与纠缠相干态光场相互作用系统的保真度。结果表明,对于理想腔,若原子初始时刻处于相干保持态,腔场初态的平均光子数很小,系统保真度始终等于1,随着腔场初态的平均光子数的增加,系统保真度单调衰减,但克尔介质越弱系统保真度越接近1;若原子初始时刻处于其余Bell态之一,腔场初态的平均光子数很小,系统保真度在0～1之间作周期性振荡,随着腔场初态的平均光子数的增加,系统保真度的振荡频率增大,振幅减小。对于好腔,若原子初始时刻处于相干保持态,系统保真度呈指数单调衰减;若原子初始时刻处于其余Bell态之一,系统保真度呈指数振荡衰减,且随着腔场初态的平均光子数的增加,系统保真度的振荡频率增大,振幅减小。     

含介质的边界振动的微腔中薛定谔猫态的产生

采用全量子理论，考虑了边界振动的含克尔介质的微腔（振动边界视为频率为 的量子谐振子）与单模辐射场构成的系统，给出了系统的时间演化算符及其变换，得到了系统的态函数随时间的演化关系.讨论了当振动边界回到初态时的腔场态，得到了许多与已有文献不同的薛定谔猫态，这对于研究猫态的性质和应用是十分有意义的.