脉冲形状对3次谐波转换的影响分析

为了使谐波转换系统保持高效稳定的3次谐波转换,采用数值模拟的方法,研究了基频光脉冲波形对3倍频转换效率的影响,并对高斯脉冲和平顶脉冲的不同谐波转换特点作了详细分析.当基频光为高斯脉冲时,在3GW/cm2的输入条件下最佳的2倍频转换效率为56.8%,低于理论预计的66.7%.进一步计算了不同功率密度下,最佳2倍频转换效率与超高斯脉冲阶数的关系.当考虑空间走离效应,基频光时间和空间均为平顶分布时,最佳的2倍频转换效率为62%;若基频光时间为平顶分布、空间分布为高斯分布时,最佳2倍频转换效率为51%,进一步地偏离66.7%.结果表明,当基频光脉冲形状偏离理想的平顶分布时,适当地降低2倍频转换效率,可提高3倍频转换效率.     

三阶非线性效应对高强度三次谐波转换的影响

研究在高功率条件下I／Ⅱ类角度失谐倍频方案中，KDP晶体的三阶非线性效应对三次谐波转换效率和光束质量的影响。研究结果表明，三阶非线性效应不仅使三次谐波转换效率明显下降，而且还会降低三倍频光的光束质量。     

相位畸变在三次谐波转换中对聚焦光斑形态的影响

采用均方根（RMS）梯度表征的随机相位屏捕述光束的低频相位噪声；用随机相位扰动描述中、高频相位噪声，建立了波前相位畸变模型。以ⅠⅡ类角度失谐KDP晶体的高强度三次谐波转换为例，详细研究了三次谐渡转换过程中，基频光和三倍频光的波前相位畸变之间的定量变化关系，分析了三次谐波转换过程对聚焦光斑形态的影响，研究结果表明，三倍频光的焦斑半径随着基频光低频相位畸变的均方根梯度增大而明显增大，且在均方根梯度较大时，三倍频光的焦斑半径几乎与基频光相近。     

强激光三次谐波转换效率与相位扰动的关系

研究了以Ⅰ／Ⅱ类角度失谐设置方式下，高强度激光在KDP晶体中的谐波转换问题。采用了包括三阶非线性、离散及衍射等效应的谐波转换计算模型，详细讨论了在三阶非线性、离散和衍射等效应的情况下，相位扰动与三次谐波转换(THG)效率的关系，绘出了相应的关系曲线。结果表明，相位扰动会使三次谐波转换效率降低，谐波转换效率越高三倍频的调制越小，提高二三次谐波转换效率可以抑制相位扰动对其产生的不利影响。     

大口径KDP晶体加工相位扰动与三次谐波转换

根据神光Ⅱ三次谐波转换中的各种现象,分析了晶体中高频周期相位调制的影响。目前国内大口径KDP晶体在中高频段存在强烈周期性相位调制,相位调制周期约20mm,调制幅度约35nm,导致三次谐波近、远场产生明显的强度调制,实验测得三倍频的近场周期条纹对比度在0.1～0.3之间,周期约12mm,理论分析该周期相位调制导致光束下游元件产生自聚焦风险明显增大,并且会引起三倍频远场畸变分裂,可聚焦能力下降。中高频段的周期调制可能来自于晶体加工过程中真空吸附,需要进一步实验判断并在加工中消除周期性的相位扰动。     

窄带三次谐波转换的逆问题

以分步离散傅里叶变换和四阶R-K法为基础,给出了解决激光三次谐波转换逆问题(即已知输出三倍频光场分布以及三次谐波转换器参数的情况下,求解输入基频光场分布)的方法,对三次谐波转换的逆问题进行了数值计算和分析,并讨论了逆算的初始光场条件对迭代计算次数及计算精度的影响。结果表明,对于设定的输出三倍频光场分布,可通过逆解三次谐波转换过程及数值迭代方法,求得相应的输入基频光场分布。     

利用晶体串接实现宽带三次谐波转换

从耦合波方程出发,分别在小信号、高功率密度(1.5 GW/cm2)条件下研究了晶体串接三次谐波(THG)转换方案,并利用实验验证了该方案。实验观察到这种方案可以有效提高宽带激光三次谐波转换效率,但混频晶体之间的距离对宽带三次谐波转换效率影响明显。在1.5 GW/cm2平均功率密度下,实验中最佳距离25 mm处,对带宽3.5 nm的啁啾脉冲取得了19.75%的三倍频效率,这对于高功率激光宽带三次谐波转换的解决很有意义。     

位相扰动对三次谐波转换的影响

采用Ⅰ /Ⅱ角度失谐的三倍频方案 ,以超高斯光束作为入射基频光场 ,建立了位相扰动光束三次谐波转换的理论模型 ,并作数值模拟计算。结果表明 ,位相扰动不仅影响二、三倍频光的转换效率 ,还对各谐波光束质量产生影响。     

聚焦对二次谐波转换效率的影响

利用KTP晶体,腔外倍频1.0795μmTEM00模Nd:YAP激光,在实验上研究了二次谐波转换效率随聚焦透镜的焦距及晶体位置变化而变化的规律。结果表明:给定的晶体,存在一个最佳聚焦条件及最佳的晶体位置。     

超高强度飞秒脉冲的三次谐波转换

针对超高强度飞秒激光,对利用单块BBO晶体产生三倍频(THG)的过程进行了分析,比较了单块晶体中三阶非线性效应以及级联二阶非线性效应对三倍频转换效率的作用,讨论了入射基频光光强、晶体厚度、自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)、群速度失配、失谐角、方位角等因素对三倍频光转换效率、时间波形及光谱分布的影响,在此基础上,提出了提高三倍频转换效率的方法.研究结果表明:入射基频光强一定时,三倍频光的峰值光强、脉冲宽度(FWHM)随晶体厚度变化不明显.通过优化基频光入射角度,可提高单块BBO晶体三倍频光转换效率及峰值光强,并减小三倍频光脉冲宽度.此外,方位角的优化也可在一定程度上提高三倍频转换效率.     

退极化效应对三次谐波产生的影响

用紧致密度矩阵和弛豫时间近似方法,研究退极化效应对三次谐波产生的影响。给出三次谐波产生系数表达式。在半抛物量子阱中,给出三次谐波产生的数值结果。退极化效应破坏了三共振,修改了三次谐波产生谱。使原来的三共振峰退化为一双共振峰和一单共振峰。     

用分数维空间方法研究量子阱中激子效应对三次谐波产生的影响

运用分数维空间方法理论研究了GaAs/AlGaAs无限深和有限深方形量子阱中激子效应对三次谐波产生的影响。利用分数维空间模型获得波函数和束缚能级为空间维度的函数,而空间维度数是阱宽的函数。无限深方阱的维度数随着阱宽的减小从三维极限过渡到二维;而在有限深阱中,当维度数达到一个极值后,维度数随阱宽的减小而增大。采用密度矩阵和迭代法导出三次谐波的表达式。数值结果表明,考虑激子效应的三次谐波系数比只考虑电子状态的系数增大40%左右,并且三次谐波系数大小依赖于激子的受限程度。结果还表明在弛豫率较小情况下可以获得较大的三次谐波的系数。     

EDFA中基孤子脉冲的传输及啁啾特性

文章数值分析了负色散掺铒光纤放大器(EDFA)中基孤子脉冲传输及啁啾特性,给出了一种利用EDFA获得线性啁啾的新方法.数值分析结果发现:增益系数μ>1时,基孤子脉冲在EDFA中传输能够获得很好的线性啁啾,并且啁啾的特性受选取的EDFA长度L的影响,L越大时线性啁啾越明显,线性啁啾所占的脉冲区域越窄.最后计算了输出脉冲在啁啾补偿后获得的压缩因子和基座能量比.     

CLBO晶体的宽带三倍频模拟分析

为了研究高效的宽带三次谐波转换技术，采用了分步傅里叶变换和四阶Runge-Kutta法对CLBO晶体的宽带三倍频过程进行了数值模拟，分析了单倍单混和单倍双混模式下三倍频转换效率随入射基频光强度、频谱带宽的变化关系，并与KDP晶体的宽带三倍频转换特性进行了对比。在强度为3GW/cm2的40阶超高斯脉冲入射下，得到单倍双混模式下三倍频转换效率达到60%时对应的频谱宽度为650GHz，这与利用KDP晶体在相同条件下获得的频谱宽度相比，提高了近250GHz。研究结果表明，在单倍双混模式下使用CLBO晶体作为频率转换的非线性晶体可以有效地提高宽带三倍频的转换效率。     

色散平坦渐减光纤中自相似脉冲演化特性研究

从脉冲在光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程出发,采用分布傅里叶方法对脉冲在色散平坦渐减光纤中自相似脉冲演化特性进行了研究。结果表明：双曲正割脉冲在不同初始能量和初始脉冲宽度的情况下,色散平坦渐减光纤可以产生带有线性啁啾的自相似脉冲。进一步研究表明,随着初始啁啾增加,脉冲逐渐展宽且展宽速度逐渐加快,而演化特性的劣化程度随啁啾参量的增加而增大;当初始啁啾为正时自相似脉冲演化特性劣于负啁啾时的特性。     

不同脉宽激光和频产生蓝色超短激光的模拟研究

为了扩展现有飞秒激光的波段,采用非周期的准位相匹配光学超晶格进行了两束激光的和频研究.光学超晶格的结构由遗传算法根据要求模拟计算得到,在此结构晶体上进行平顶长脉宽激光与飞秒激光和频,可以有效地抑制和频光的脉宽展宽,生成457nm的蓝色飞秒激光.结果表明,该技术提供了一种通过两束不同激光和频产生新波长超短脉冲激光的全新技术方案.     

Optical third-harmonic investigations of gallium nitride nucleation layers on sapphire

The magnitude of the χ _xxxx ⁽³⁾ element of the third-order optical susceptibility was measured in a series of wurtzite phase GaN nucleation layers (～450Å) deposited on (00.1) sapphire at 540°C and annealed to various temperatures up to 1050°C. The nonlinear optical response exhibited a significant increase in films that were annealed to temperatures in the range of 1015 to 1050°C. In addition, the correlation between the magnitude of χ _xxxx ⁽³⁾ with both the maximum value of the linear absorbance gradient and the residual homogeneous strain in the overlayer suggests that variations in the crystalline content of the film and the bonding distance between the Ga and N atoms are primary factors in determining the third-order nonlinearity in GaN.     

超连续(SC)光脉冲的产生及应用

分析了超连续（ＳＣ）光脉冲源的产生机理,讨论了各种因素对超连续光脉冲的影响,最后介绍了ＳＣ在超高速光纤通信系统和高速光电子学方面的典型应用。