用于飞秒脉冲激光腔内的啁啾镜的优化设计

介绍了啁啾镜的基本原理和优化设计思想 ,阐述了优化设计的基本过程 ,并通过计算机优化计算了啁啾镜设计。具体分析了影响啁啾镜色散补偿特性的几个主要因素 ,如色散量、色散带宽、膜层数以及膜层的厚度变化对啁啾镜光学特性造成的影响。其中色散量的控制和色散带宽的选择是最重要的优化设计指标     

啁啾脉冲放大技术

非线性效应使激光光强限制在１０９ Ｗ／ｃｍ２ 量级。在过去十年间,各国科学工作者利用啁啾脉冲放大技术（ＣＰＡ 技术） 将激光光强提高到１０２０ Ｗ／ｃｍ ２ 量级。文章就ＣＰＡ 技术中的短脉冲放大,展宽／ 压缩比的调节及大光谱脉冲的放大等问题作了具体讨论。最后,还以惯性约束核聚变（ＩＣＦ） 点火器为例,讨论了超高光强激光的应用。     

啁啾脉冲放大产生几太瓦30fs脉冲

啁啾脉冲放大产生几太瓦３０ｆｓ脉冲斯坦福大学已建立一台能产生３０ｆｓ变换极限和衍射极限脉冲、在１０ＨＺ重复频率时具有１２５ｍＪ能量和平均功率为４ＴＷ的钛宝石激光系统。该系统使用啁啾脉冲放大，即一种使甚短持续时间光脉冲从高增益材料有效提取能量而无非线性...     

紫外-啁啾激光束驱动He原子获得阿秒脉冲

为了获得X射线范围内的阿秒脉冲, 采用紫外-啁啾组合激光束产生高强度谐波光谱和阿秒脉冲的方法, 进行了理论分析。结果表明, 当引入正向啁啾参量时, 虽然谐波截止能量有微小延伸, 但是谐波辐射效率明显下降; 当引入负向啁啾参量时, 不仅谐波截止能量得到延伸, 并且谐波辐射效率比正向啁啾条件下有所增强; 将一束125nm的紫外光源引入到啁啾激光下, 由于共振增强电离的影响, 谐波辐射效率有明显增强, 在紫外-正向啁啾驱动下, 不仅谐波辐射强度被增强25倍, 而且谐波截止能量得到延伸, 形成了一个382eV的平台区, 在紫外-负向啁啾驱动下, 虽然谐波截止能量没有明显变化, 但是谐波辐射效率有110倍的提高, 进而形成一个410eV的平台区; 通过叠加组合场下的谐波, 可获得一系列70as以内的单个阿秒脉冲。该研究对阿秒科学的发展是有帮助的。     

采用啁啾光纤光栅补偿带啁啾的超高斯脉冲在光纤中传输的色散

利用啁啾光纤光栅,对带啁啾的超高斯脉冲的色散补偿特性进行了理论分析和数值模拟。数值模拟结果表明,光脉冲在普通单模光纤中传输了一定距离后,由于色散的作用,脉冲发生展宽,超高斯脉冲比高斯脉冲展得更宽。若初始脉冲含有啁啾,展宽后的脉冲还出现小调制。用啁啾光纤光栅进行色散补偿后,高斯型脉冲能够较好的恢复初始脉冲形状,带啁啾的超高斯脉冲的脉宽可恢复到接近初始脉冲的宽度,但脉冲形状发生了畸变,并出现了旁瓣,脉冲峰值功率与超高斯脉冲阶数和啁啾参数有关。     

飞秒激光刻写的10 kW级啁啾倾斜光纤布拉格光栅

啁啾倾斜光纤布拉格光栅（CTFBG）是高功率光纤激光系统中抑制受激拉曼散射（SRS）的关键器件。使用飞秒激光在50μm/400μm光纤上研制了可承受10 kW激光功率的CTFBG。CTFBG插入损耗为0.03 dB,制冷后的功率温升系数仅为2.4℃/kW,验证了飞秒激光刻写的CTFBG具有优异的功率承受能力。     

啁啾脉冲激光通过钛宝石放大介质传输特性研究

从非线性薛定谔方程出发,运用分步傅立叶变换(FFT)算法,研究了啁啾脉冲激光在钛宝石放大介质中的传输和放大特性,详细讨论了放大介质的增益饱和与增益窄化效应,以及光束的波前位相畸变对输出脉冲时空特性的影响。     

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.     

宽带啁啾镜的制备及其损伤特性研究

基于损伤特性、应力特性较好的电子束蒸发技术,制备了Ta2O5/SiO2和HfO2/SiO2两种带宽不同、电场分布不同的啁啾镜,利用中心波长为1 030 nm,脉宽为350 fs的激光脉冲对两种样品进行了损伤测试。实验结果表明:材料特性及电场分布是影响啁啾镜损伤阈值的主要因素,通过膜系设计降低电场分布可以制备带宽更宽、损伤阈值与HfO2/SiO2啁啾镜相近的Ta2O5/SiO2啁啾镜。利用基于导带电子数密度的理论模型对此现象进行了解释,同时对啁啾镜的损伤形貌进行了观测、分析。     

啁啾孤子的传输研究

研究啁啾孤子在传输过程中的脉冲形状和频率啁啾的演化过程。分别分析了具有初始正、负啁啾孤子在传输过程中的脉冲展宽和压缩的全过程，总结出啁啾孤子对通信系统性能的影响。     

飞秒激光啁啾的直观可行检测方法

基于飞秒脉冲相关干涉项含有脉冲的相位和频率信息,测量自相关二次谐波干涉条纹可见的振荡频率为?棕?子及2?棕?子两个谱分量的大小和形状,以及二次干涉自相关函数包络面积的大小和形状,可以得到飞秒激光脉冲啁啾大小的信息。另外,通过对二次干涉自相关(IAC)迹线求一阶导数得到的干涉自相关导数光谱(D?鄄MOSAIC)的峰谷与啁啾正负对应关系,找到了判定啁啾正负的方向因子即正弦函数因子,据此能够判断飞秒激光脉冲啁啾的正负。因此,采用能够满足光学相干探测基本条件的测量系统,利用二阶干涉自相关法可以用来检测飞秒脉冲激光的啁啾特性。     

高功率飞秒脉冲光纤激光系统

基础科学研究和超精细工业加工领域的发展迫切需要高重复频率、高功率的飞秒脉冲激光。采用啁啾脉冲放大技术,以掺镱双包层光子晶体光纤作为增益介质,搭建了高平均功率飞秒脉冲光纤激光系统。系统包括被动锁模振荡器、脉冲展宽器、单模光纤预放大器、光子晶体光纤功率放大器和脉冲压缩器5部分。实验上获得了重复频率40 MHz、平均功率150 W、脉冲宽度273 fs的超短脉冲输出。整个系统置于3 m×1.5 m的光学平台上,通过模块化和集成化的改进,该系统体积有望大幅度减小,为科学研究和工业应用提供有力工具。     

飞秒激光脉冲倍频特性的数值模拟

模拟了随着传播长度的增加,基频和倍频激光脉冲的时域波形和光谱特性的演变过程。通过引入走离长度和非线性长度,给出了走离效应、群速度色散和三阶非线性效应对飞秒脉冲倍频的影响。研究了飞秒脉冲倍频的波长调谐特性,发现40ps基频脉冲波长调谐带宽仅有2.8nm,而40fs基频脉冲的倍频波长调谐带宽高达42nm。这在周期极化倍频晶体工艺中有重要应用价值。     

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。     

钛宝石激光飞秒和皮秒脉冲的三种工作模式

在双光束泵浦的钛宝石激光器中,实现了飞秒和皮秒脉冲的独立自锁模、交叉锁模和多脉冲3种工作模式,分析了飞秒和皮秒激光腔内的群速弥散(GVD)、自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)、增益竞争和自振幅调制(SAM)。结果表明:独立自锁模工作模式下,GVD和SPM决定了自锁模激光脉冲的特性;交叉锁模工作模式下,飞秒和皮秒脉冲具有很高的同步性,脉冲间的抖动为517 fs,飞秒和皮秒激光腔的调谐范围分别为36nm和22 nm;多脉冲工作模式下,飞秒脉冲仍然是单脉冲,而皮秒脉冲分裂为3个次脉冲,间隔为426 fs。     

飞秒激光脉冲数对P型HgCdTe激光打孔成结效果的影响

飞秒激光对p型Hg Cd Te打孔形成PN结.该实验基于1 k Hz低重复频率飞秒激光采用不同脉冲数在p型Hg Cd Te上打孔形成尺寸不同的微孔结构.实验发现脉冲数是影响成结效果的重要参数.激光诱导电流(LBIC)检测表明,随着脉冲数由单个增至10个,微孔侧壁反型层宽度由13.5μm减小到10.5μm.当脉冲数增大至100个时,微孔LBIC信号曲线已严重偏离PN结所对应的正负峰对称线形,意味着结特性趋于失效.对LBIC曲线拟合表明,单脉冲打孔形成的PN结给出最大的载流子扩散长度,约为17μm,而10个脉冲对应的环孔PN结扩散长度则减小为12μm.     

飞秒强激光的拉曼延迟克尔非线性效应研究

飞秒强脉冲激光具有高功率、窄脉宽和宽光谱等特点,其在大气传输过程中涉及很多线性和非线性的物理机制,高阶效应对传输将产生一系列重要的影响.采用数值方法求解包含拉曼延迟响应的非线性传输方程,研究了与拉曼延迟响应时间相当的、具有几十飞秒脉宽的飞秒强激光大气传输中拉曼延迟克尔非线性效应引起的非线性折射率变化、自聚焦和光谱展宽特...     

透明材料飞秒激光三维微制备

利用飞秒激光对透明材料进行改性和加工，制备三维微结构和器件受到极大的关注。本文介绍了在透明材料内部或表面进行微制备的方法和应用，包括利用飞秒激光诱导的折射率变化来制作光波导、光栅和耦合器等；利用材料内部的微爆炸实现三维点存储和其它三维点阵结构等；通过界面的烧蚀过程进行打孔、切割和刻蚀等；利用双光子聚合制备微透镜、光子晶体和衍射光学元件等等。     

飞秒激光超声时域分析用于无损检测研究

为了进一步探究飞秒激光诱导超声波在无损检测领域中的应用,本文提出了一种基于飞秒激光的超声时域分析方法,实现了对物质的无损检测。该方法首先将飞秒激光聚焦到被测物体表面激发出超声脉冲,然后通过采集超声脉冲的时域信号来对被测物体的内部结构进行可视化无损检测。为了验证方法的有效性,我们进行了以下两个实验:首先,我们对水泥样品进行了扫描并分析得到了其中的孔洞的位置;此外,我们还对未知内部结构的金属镜筒进行了扫描,检测出了其中透镜组的位置。理论分析和实验结果均证明了实验方法的有效性,与传统的超声无损检测技术相比,基于飞秒激光的超声时域分析方法能够简单快速地实现无损检测,具有良好的应用前景。     

用光谱位相相干电场重构法还原飞秒脉冲相位

基于光谱相位相干直接电场重建法(SPIDER)测量飞秒激光脉冲的基本原理和重构相位的反演算法,数值模拟了SPIDER技术重构飞秒脉冲相位的过程,分析了非线性晶体、时间延迟τ、光谱剪切量Ω的选取原则。以高斯型线性啁啾脉冲为例,还原出了脉冲的位相,得到不同的待测脉冲重构出的最佳位相曲线具有不同的最佳延迟时间和光谱剪切量。