展宽器元件失调及带通分析

通过光线追迹法给设计的反射式单光栅展宽器建立了一个数学计算模型。利用这个数学模型计算和分析了元件失调对反射式单光栅展宽器二阶色散量和输出光束发散角的影响,并考虑了反射式单光栅展宽器中衍射光栅和球形凹面镜的尺寸与展宽器带通的关系。发现当平面反射镜 M1 的纵向偏离角为 0. 2°时,展宽器的二阶色散量最大,偏离角大于或小于0 .2°时,展宽器的二阶色散量随之减小;得到了元件失调会增加输出光束发散角的结论;并发现展宽器中衍射光栅和球形凹面镜尺寸的有限大小对带通有限制作用。提出了利用反射镜 M1 纵向的适当偏离增大展宽器二阶色散量的方法,以及增大衍射光栅和反射镜尺寸来提高展宽器带通的方法,从而进一步减少展宽过程中的光谱剪切。     

利用光线追迹法计算展宽器结构参数对色散量的影响

利用光线追迹法，对一种常用光栅展宽器的色散量进行了计算，数值分析了展宽器各组成部分的相对位置发迹对二阶色散及产生像差的影响，为展宽器各元件的精确调节提供了依据。     

基于同心展宽器的飞秒啁啾脉冲放大研究北大核心CSCD

在啁啾脉冲放大(CPA)系统中,时域展宽器与压缩器的匹配是获得高对比度飞秒脉冲的关键。相比较常规的Martinez和Offner结构的展宽器,基于同心结构的展宽器由于物与像完全重合,可以消除像差带来的高阶色散的影响,进而采用光栅对压缩器以获得更好的压缩效果。透射光栅对和凹面反射镜组合实现的同心展宽器具有结构紧凑的优点,将该展宽器替代原有的Martinez型展宽器,在重复频率为1 k Hz、泵浦功率为11.4 W的泵浦条件下,展宽后的啁啾脉冲经环形腔钛宝石再生放大器进行能量放大,再由光栅对进行压缩,可获得脉冲宽度为47.5 fs的压缩结果,接近于光谱带宽22.1 nm的傅里叶变换极限。该结果表明基于透射光栅的同心展宽器可以获得较好的飞秒脉冲压缩效果。     

高展宽量八通展宽器的设计制作

在啁啾脉冲放大(CPA)技术中,提高展宽器的展宽量能有效地提高激光器的输出能力,而展宽器的展宽量与其构型及参数设计紧密相关,因此可以通过构型的选取及参数的优化来提高展宽器的展宽量。用光线追迹法导出了单光栅单透镜展宽器构型的设计解析式,利用这些解析式可以进行展宽器参数的优化,在此基础上设计制作了高展宽量的八通展宽器,并利用所研制的展宽器,将中心波长为1053 nm的93 fs脉冲展宽到4.35 ns。在该构型展宽器中,通过控制焦平面反射镜处的光强分布可以较方便地进行光谱整形,在实验中得到了和声光色散滤波器整形后类似的中心凹陷的波形。     

啁啾高斯脉冲在光纤中传输的脉冲展宽研究

通过求解非线性薛定谔方程,研究了线性光纤中色散导致的具有初始频率啁啾的高斯脉冲展宽的详细物理过程。得到高斯脉冲在光纤中色散所致的脉冲展宽的特性,啁啾因子对脉冲展宽的影响,并讨论了光纤色散对不同宽度脉）中的影响,对色散补偿等技术的研究具有一定的参考价值。     

输出大啁啾脉冲的展宽脉冲锁模光纤激光器

报道了一种大啁啾脉冲输出的全光纤展宽脉冲锁模激光器,以非线性偏振旋转(NPR)实现自启动锁模。激光器其余部分为全单模光纤(SMF)结构,提供很大的正色散,光栅对提供色散补偿,输出展宽脉冲。实验中得到了重复频率36.96MHz,单脉冲能量1.81nJ的稳定锁模脉冲序列,使用频谱分析仪观测得到脉冲序列一次谐波信噪比(SNR)达到80dB。直接输出脉冲有很大的正啁啾,脉宽为2.17ps,经过腔外压缩可获得70fs的脉冲。这种能压缩到百飞秒量级的大啁啾脉冲非常适用于光纤啁啾脉冲放大(CPA)系统。     

全光纤多程直接相位调制实现光谱控制技术研究

提出一种对光脉冲直接相位调制进行光谱展宽的方法,对调制深度、调制信号宽度、同步精度和不同调制信号形状对输出光谱的影响进行了数值模拟。模拟结果表明,调制深度越大,调制信号宽度越小,对光谱的展宽效果越明显,单次调制展宽量越大;不同的调制信号宽度对同步精度有不同的要求,调制信号越窄,对同步精度要求越高;相比于抛物线型调制信号,正弦调制信号会带来光谱两侧明显的幅频调制,降低脉冲可压缩性和再压缩信噪比。实验结果与模拟数值结果相符。     

展宽器群速度色散的几何光学方法分析

利用几何光学的方法分析推导了啁啾脉冲放大技术中几种典型光栅展宽器的群速度色散 ,给出了解析表达式。结果与Martinez用Fresnel Kirchhoff积分方法获得的群速度色散一致。     

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.     

光参量效应中低阶色散对超短高斯脉冲展宽的影响

以宽度为50 fs的超短脉冲和负单轴晶体CsLiB6O10(CLBO)为例,对非线性光学晶体中低阶群速度色散(GVD)导致的超短高斯脉冲和超高斯脉冲的脉冲展宽进行了理论分析.在光参量相互作用过程中,对初始无啁啾和有啁啾调制的超短高斯脉冲的脉冲展宽机制和因素进行了数值计算,得出群速度色散导致超短脉冲的寻常光比非寻常光脉冲展宽更严重;波长越短,脉冲展宽越大;当晶体长度等于色散长度时,脉冲宽度增加为初始时的2倍,色散长度越短,超短脉冲展宽越明显.     

利用光参量啁啾脉冲放大进行任意光谱整形方案的稳定性分析

为了在光参量啁啾脉冲放大系统中获得百飞秒脉冲,需要对注入种子啁啾脉冲进行光谱整形来补偿增益窄化、增益饱和以及自相位调制。利用时域整形的抽运光在参量耦合过程中对注入超高斯啁啾种子光进行任意光谱整形是一种新型的光谱整形方法,与在参量作用之前对种子光的光谱整形进行对比,它不会引入光谱相位调制,而且光谱整形和能量放大可以同时进行,通过数值模拟可知两种方案对于注入抽运光和种子光的稳定性要求基本相同。为了保证参量作用后的信号光的能量抖动优于±5%,对于抽运光来说,其峰值光强变化必须控制在±1%以下,而对于输入的种子光光强可以控制在±3%以下。     

高能拍瓦激光装置中的展宽系统

展宽系统是高能拍瓦激光装置中的重要组成部分.它的设计好坏直接影响输出脉冲的质量.综述了国内外著名的高能拍瓦激光装置中所用展宽系统的结构及其相应的参数,并加以比较分析和讨论.     

光参量啁啾脉冲过饱和放大实现超短脉冲的频谱整形

光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)非线性过程是个可逆过程,信号光增大到最大值时抽运光能量已几乎被耗尽,随即进入过饱和放大阶段,能量会由信号光和闲频光重新回到抽运光中.提出了利用这一过程实现啁啾脉冲频谱整形的一种新方法.通过数值模拟说明了这种啁啾脉冲频谱整形方法的原理.计算结果也表明了通过改变抽运光强、调节相位匹配角、改变抽运脉冲波形能实现对脉冲频谱整形结果的有效控制,甚至可以通过选择适当的抽运光和信号光的同步关系,使放大后输出信号光有一定的频移,这一点可以用来抑制钛宝石饱和放大引起的光谱红移.     

线性啁啾脉冲频谱干涉特性的模拟研究

为了研究宽带脉冲因受外界瞬态扰动而引起的相移随频谱变化的规律,利用啁啾脉冲与扰动在频域上的卷积特性,采取将频谱干涉技术和线性啁啾脉冲相结合,当两束线性啁啾脉冲在频率域相遇时,相同的频谱成分产生干涉,从其干涉图中得到随脉冲频谱变化的相对相移。根据傅里叶变换的频谱干涉技术,对从两束线性啁啾脉冲的频谱干涉图中提取相移进行了数值模拟。结果表明,对假设具有不同类型的相移进行重构,还原出随频谱变化的相位扰动。这一结果对超快光学中的瞬态测量是有帮助的。     

基于YCOB晶体分析信号光脉冲时间特性对光参变啁啾脉冲放大光谱和转换效率的影响

基于YCOB晶体中三波耦合方程理论模型,在抽运光波形和能量、晶体长度相同的条件下,研究信号光的时间波形对光参变啁啾脉冲放大(OPCPA)光谱和转换效率的影响。计算过程中,抽运光和信号光能量分别为45J和500mJ,光斑直径分别为60mm和50mm。抽运光脉宽取3ns,信号光脉宽为1.2ns。数值结果显示,信号光放大后的光谱和转换效率与输入信号光的时间波形有关。1阶高斯型脉冲光谱的半峰全宽(FWHM)得以展宽,由原来的36nm展宽为放大后的61nm,2阶超高斯脉冲频谱展宽为47nm,高斯脉冲的阶数越高,谱宽展宽越小,5阶和5阶以上的高斯脉冲光谱不再展宽,几乎保持原来36nm不变;1阶高斯脉冲的转换效率最高,达到32%左右,2阶高斯脉冲只有25%,8阶以上转换效率基本变化不大,约为19%。信号光脉冲时间特性对OPCPA的光谱输出和转换效率产生很大的影响。     

单模光纤中啁啾脉冲的分裂机制

采用分步傅里叶算法数值求解非线性薛定谔方程,分析了单模光纤中不同情形下皮秒量级啁啾脉冲的分裂机制。结果表明,对于较短的脉冲(10 ps),啁啾脉冲分裂从高阶孤子压缩导致的脉冲塌陷开始;对于较长的脉冲(200 ps),脉冲分裂主要由调制不稳定性导致;对于介于两者之间的脉冲(50 ps),噪声使得脉冲分裂机制从高阶孤子压缩转向调制不稳定性。初始正、负啁啾能分别加速和延缓短脉冲分裂,而初始啁啾对长脉冲分裂影响很小。初始啁啾对脉冲分裂的影响与其分裂机制密切相关。