不对称干涉自相关测量超短激光脉冲啁啾方向

提出了测量超短激光脉冲混合啁啾方向的方法。这种方法是基于混合啁啾方向随干涉自相关(IAC)信号不对称性及超短激光脉冲光谱不对称性的变化而变化。据此,得到用(IAC)包络差值信号及超短激光脉冲光谱判断线性啁啾与平方啁啾的方向。采用IAC二次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的脉冲进行了测量,获得了被测超短激光脉冲的线性啁啾值及平方啁啾值的正与负。从而实现了对超短激光脉冲混合啁啾方向的测量。     

超短啁啾高斯脉冲叠加光束的空间异常特性分析

以ICF系统应用为背景，建立了四束超短啁啾高斯脉冲远场能量叠加分析模型，分别对单束及多束超短啁啾高斯脉冲的空间异常特性进行了数值模拟和分析。结果表明:脉宽是影响超短啁啾高斯脉冲叠加光束产生空间异常现象的主要因素。在利用指数函数复振幅包络的解析式进行分析时，使用脉宽小于1个光振荡周期的超短啁啾高斯脉冲进行叠加应控制参数在合理的范围内，r1w0时可有效避免空间异常现象。     

用干涉自相关包络宽度测量超短激光脉冲啁啾

为了测量超短激光脉冲啁啾值,提出了一种用2次干涉自相关包络宽度测量啁啾值的简单方法。利用2次干涉自相关包络宽度对啁啾有很高的灵敏度、含有不同啁啾量的超短激光脉冲有不同的包络宽度的特性,通过对高斯型强度分布的线性、平方及立方啁啾的干涉自相关包络函数进行了理论分析,得到包络宽度与啁啾量值之间的对应关系。采用干涉自相关2次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的含有啁啾的脉冲进行测量,其干涉自相关包络宽度为1.15,被测超短激光脉冲啁啾为1.0。结果表明,根据含有啁啾的干涉自相关曲线两翼的特征,可判断啁啾阶数,再根据包络宽度与啁啾值的对应关系,可估定啁啾量值;用干涉自相关包络宽度能容易地测量超短激光脉冲的啁啾量值。     

飞秒脉冲干涉自相关修正光谱的啁啾特性

为了测量飞秒激光脉冲啁啾,采用了一种对干涉自相关光谱作频谱修正的简单方法,得到干涉自相关修正光谱.利用该修正光谱对啁啾有很高灵敏度的特性,对高斯型强度分布的线性啁啾、平方啁啾脉冲进行了理论分析和实验验证,取得了修正光谱的下包络峰的高度与啁啾量对应关系、下包络峰的个数与啁啾次数对应关系.结果表明,根据干涉自相关修正光谱下包络的峰值,可估定啁啾的量值,根据干涉自相关修正光谱下包络峰的个数可以判断脉冲啁啾的次数.这一结果对精确地测量飞秒激光脉冲的微小啁啾量是有帮助的.     

啁啾脉冲高斯光束在自由空间的传输

基于瑞利-索末菲衍射积分,使用复解析信号法推导出了啁啾脉冲高斯光束在自由空间中的传输方程及其傅里叶谱,给出了远场的光场和空间光强的解析式,研究了啁啾参数C对脉冲光束传输的影响。结果表明,当啁啾参数C较小时,随啁啾参数增加,其轴上光谱蓝移增加C2倍,其轴上谱线宽度增加(1 C2)1/2倍。随衍射角增大,轴外光谱红移比无啁啾参数时快。脉冲宽度较小时,啁啾参数增大,轴上光强增大,横向光强分布越集中于传输轴附近;脉冲宽度较大时,啁啾参数增大对横向光强的影响减小。啁啾参数的正负号不影响横向光强分布和光谱分布。     

高功率飞秒自相似光纤激光放大系统

基于自相似光纤激光放大技术,通过非线性光谱展宽突破光纤增益带宽的限制,结合高效色散补偿以获得高功率超短脉冲放大输出,最终得到中心波长1030 nm、重复频率40 MHz、平均功率34 W、脉冲宽度50 fs的高质量脉冲输出,对应峰值功率17 MW。该系统采用可饱和吸收体锁模,采用啁啾光纤布拉格光栅补偿腔内色散,相对于啁啾脉冲放大技术具有结构简单、集成度高等优点。实验结合光纤热管理技术和数字测控技术(FPGA),显著提升了系统的稳定性和鲁棒性,极大推动了高功率飞秒光纤激光在下游诸多科学与技术领域的应用。     

测量超短激光脉冲啁啾阶数及量值的一种新方法

提出了一种测量超短激光脉冲啁啾阶数及量值的新方法。根据二次干涉自相关(IAC)包络比值对啁啾有很高灵敏度的特性,通过对IAC包络比值进行分析计算获得判断啁啾阶数的方法,并得到包络比值中央半宽与啁啾量值间的对应关系。采用IAC二次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的脉冲进行测量,结果表明,被测超短激光脉冲含有平方啁啾,啁啾参数为0.80,实现了对超短激光脉冲啁啾阶数及量值测量。     

利用振幅关联函数研究超短脉冲中的时空耦合效应

提出了一种利用振幅关联函数来分析超短脉冲中时空耦合效应的方法。定义了振幅关联度和关联带宽来衡量时空耦合的严重程度。给出了不同空间啁啾程度的脉冲光束的时空分布图。采用振幅关联函数研究了超短脉冲中的一些振幅耦合效应,如由角色散元件引起的一阶空间啁啾和角色散效应以及由衍射引起的二阶空间啁啾效应,并给出了相应的振幅关联度的解析表达式。结果表明,由于宽带激光脉冲的衍射和折射与频率密切相关,导致其振幅关联度下降并出现时空耦合。具体地,角色散引起的空间啁啾将会随着传输距离的增大而减弱直至趋于一定值。另外,由自由空间衍射引起的二阶空间啁啾效应也会随着传输距离的增大而减弱。最后,由角色散元件引起的角色散效应并不会随着传输距离的变化而变化。     

基于光-光同步放大抑制光谱红移的光谱整形技术

在基于钛宝石啁啾脉冲放大(CPA)技术获得拍瓦级输出的激光装置中,光谱发射截面的不同和饱和放大的影响会使放大光谱产生增益窄化和光谱红移。光谱红移效应普遍存在于激光放大过程中,尤其在高能量饱和放大时更加严重。基于中国科学院上海光学精密机械研究所5.0PW激光装置的实验结果,针对Apollon-10PW激光装置的光谱控制,在理论上提出一种基于光-光同步放大的光谱整形技术,用以抑制高能量放大过程中的光谱红移。该技术基于传统的放大模型,通过在功放级引入短脉冲抽运,利用抽运光和啁啾种子光同步放大的方式抑制了光谱的红移。该技术无需引入任何其他光学器件,也不会引入附加损耗,操作简单。数值模拟结果表明,利用该技术可以有效地对放大的光谱进行整形,抑制了光谱红移效应。     

基于泵浦分束的波长可调谐1μm超短脉冲光纤激光器

利用啁啾脉冲增益饱和放大特性，搭建了一台基于泵浦分束结构的波长可调谐1μm全保偏光纤超短脉冲激光器。该激光器由超短脉冲激光振荡器和超短脉冲激光放大器组成，控制注入到放大器的啁啾脉冲能量，使放大器处于增益饱和或非饱和状态，从而实现激光中心波长的精确调节。实验中，激光器可产生1030.0～1034.5 nm波长可调谐的超短脉冲激光，光谱带宽大于13.1 nm。在整个波长调谐范围内，放大脉冲激光的信噪比均大于55 dB，时域脉宽为7.1～7.5 ps。此外，得益于全保偏光纤架构，该1μm超短脉冲光源表现出良好的长期稳定性，平均功率的相对抖动低至0.1%。该激光器产生的波长可调谐超短脉冲激光，能够精准匹配Yb∶YAG、Yb∶CaF₂、Yb∶Lu₂O₃等晶体的发射峰，可为后续Yb∶YAG、Yb∶CaF₂、Yb∶Lu₂O₃等大能量超短脉冲固体激光器提供紧凑、便捷、稳定的种子光源。     

利用等离子体产生超强超短激光脉冲

通过放大输出能量、压缩脉宽是获得极高强度激光脉冲的主要手段,大部分的高功率超短激光器都采用啁啾脉冲放大技术,即使用光栅先展宽脉冲再压缩以获得放大的超短激光脉冲.     

超短光脉冲及孤子效应

本文描述了超短光脉冲在介质中传输的自相位调制效应、啁啾效应、孤子效应及其产生的物理过程。评述了孤子效应在超短脉冲激光技术中的应用。     

飞秒强激光与低密度等离子体相互作用原初过程的实验研究

近年来随着啁啾脉冲放大（ＣＰＡ）技术的应用,激光器件有了长足的发展,系统地研究超短超强激光与等离子体相互作用中等离子体波的产生机制和发展过程,对理解基于等离子体波的电子加速机制和实现等离子体波电子加速器有重大意义． 我们的激光源为太瓦超短超强激光装置（脉宽为 ４５ ｆｓ,输出功率为 ２×１０１２ Ｗ）,采用离轴抛物面镜为聚焦镜,真空焦斑宜径小于２０ｕｍ　,聚焦功率达到 ５×１０１７ Ｗ／Ｃｍ２,我们在电磁气体阀的基础上设计加工了毛细管靶．激光聚焦于真空靶室内毛细管入口,由脉冲延时器控制激光、喷气和数据…     

钕玻璃中啁啾脉冲放大的"进步-P"型激光装置

啁啾脉冲的放大技术有可能获得多太瓦皮秒和亚皮秒激光脉冲,以便进行超强场与物质相互作用研究。本文给出啁啾脉冲放大的多太瓦“进步－Ｐ”型Ｎｄ：ＹＬＦ／Ｎｄ：玻璃混合激光装置,不久前曾在这台装置上进行了一系列１０＾１８￣１０＾１９Ｗ／ｃｍ＾２范围内超强场与固体的相互作用实验。     

高功率超短脉冲钛宝石激光系统波前测量实验

为表征SILEX-Ⅰ超强超短脉冲钛宝石激光装置的性能,利用高空间分辨的哈特曼波前传感器实验研究了该系统的光束波前畸变特性。实验中采用俄罗斯科学院激光和信息技术研究所研制的自缩束哈特曼波前测量系统,哈特曼波前传感器的最大入射口径可达95mm,测量精度为0.08μm。得到激光脉冲在压缩前的P-V值仅为0.13λ(λ=800nm),RMS值为0.02λ;压缩后P-V值为0.63,λRMS值为0.09λ,并对实验结果进行了分析和讨论。结果表明,该激光装置具有良好的光束质量,其主要波前畸变来源于压缩池。     

剩余啁啾对自相关法测量超短脉冲脉宽的影响

为了研究待测超短脉冲存在剩余啁啾对2次谐波自相关法测量脉宽产生的影响,以2次谐波自相关法测量原理为出发点,采用2次耦合波方程数值模拟计算了中心波长800nm、脉宽100fs的超短激光脉冲存在不同啁啾量时,经过偏硼酸钡(β-BaB2O4,BBO)晶体Ⅰ类非共线相位匹配进行2次谐波自相关测量对测量结果的影响。分析发现,正啁啾使测量值比实际值偏大,负啁啾使测量值偏小;负啁啾比正啁啾对脉宽测量的影响更大,当脉冲的啁啾参量C=20时测量误差为23%,而C=-20时测量误差高达53%;且测量误差随啁啾量的增大而增大。模拟计算了非线性晶体厚度对脉宽测量的影响,结果表明,选取较薄的非线性晶体能够有效控制啁啾量引起的测量误差,使用非线性晶体的厚度L≤0.5Ld可将脉宽测量误差控制在理想的范围。     

基于光纤阵列的脉冲信噪比单次测量法

由于啁啾脉冲放大(CPA)技术的出现,高功率、超短脉冲激光系统的研制在近十几年来取得了极大的进展,高能激光系统已经可以使聚焦光强超过1020W/cm2,对信噪比的要求也更加高,就需要有更加精确、动态范围更大的测量系统.     

碰撞锁模染料激光器中激光脉冲的啁啾特性及其色散补偿

从实验上研究了碰撞锁模染料激光器中激光脉冲的啁啾性质.分析了采用两块棱镜组成的棱镜对进行内腔补偿时,棱镜对的色散对输出激光脉冲的宽度、稳定性及光谱特性的影响.     

超短脉冲的测量

本文分析了利用强度自相关和干涉自相关信息获取超短光脉冲形状和啁啾特性的方法及其缺陷。提出了一种直接测量超短光脉冲幅度谱和相位谱的原理和测量装置，并对锁模脉冲进行了测量，然后由逆傅里叶变换即可得到脉冲时域特性（脉冲形状和宽度），且由相位可得超短脉冲的各阶啁啾系数。     

飞秒激光产生与放大技术

介绍了飞秒激光的发展和相关的应用。重点讨论了产生飞秒激光脉冲的几种方法;激光脉冲色散的物理机制及补偿方法;获得变换极限脉冲的条件等。还介绍了超短超强激光脉冲的放大与压缩技术,获得高功率窄脉冲的基本条件和啁啾脉冲放大原理;详细地讨论了基于非线性效应实现高信噪比、宽光谱、高效率脉冲放大的光参量啁啾脉冲放大技术,在飞秒激光脉冲放大中的应用和发展前景。最后还阐述了阿秒光脉冲产生与测量的新技术。