非线性光学产生VUV／XUV相干辐射的发展和研究

本文对近年来非线性光学效应产生VUV/XUV相干辐射的理论和实验进展进行了概括和总结,作者首先对该方面工作的理论和实验背景进行了回顾,然后重点阐述了各种产生VUV/XUV相干辐射的方法,如金属蒸汽中的双光子共振四波混频,惰性气体中的非共振和共振四波混频以及强激光场下的高次谐波过程等,最后本文简要地讨论了非线性光学效应产生VUV/XUV应用,并对本工作的发展前景进行了展望。     

相位共轭Nd:YAG激光器

非线性光学相位共轭(NOPC)基本上是利用激光束控制激光束。这些系统利用光波通过非线性光学技术进行耦合,能发生在不同的材料内,例如气体、固体、染料、气溶胶、半导体和等离子体等。NOPC应用面很广,其中有实时自适应光学、瞄准和跟踪、激光陀螺、战术和战略激光系统、激光核聚变系统、光学计算机、图象处理和基础研究(即相干光学、光谱学和量子光学)等。下面介绍中等功率固体激光器所遇到的问题和解决的典型例子。相位共轭反射镜(PCM)可利用不同的非线性光学互作用,其中有三波和四波混频、受激布里渊散射(SBS)、受激喇曼散射(SRS)和光子回波。根据工作原理,PCM可分为二     

双折射光纤中相位匹配的受激四光子混频

本文研究了双折射光纤中受激四光子混频的耦合过程,提出了各个波之间实现双折射相匹配的六种偏振组合,具体分析了单模弯曲光纤中受激四光子混频增益与相位失配的关系。     

单模光纤的非线性及其瞬态耦合波方程的解

过去对光纤非线性问题的研究只就针对某一现象分别采用某一方程加以研究。本文给出了单模光纤四种非线性过程的完整的瞬态耦合波方程,并得出其解析解。这四种非线性过程包括受激喇曼散射(SRS);受激布里渊散射(SBS);非线性折射指数及自相位调制和参量四光子混频。     

产生高阶相干喇曼辐射的两种不同物理机制的研究

研究了受激喇曼散射(SRS)实验中观察到的高阶相干喇曼辐射的两种不同成因。一种是级联(多阶)受激喇曼散射过程,另一种是喇曼共振增强的四波混频(四光子参量)过程,以方解石样品为例所作判断实验结果表明,上述两种物理过程既可先后分别产生,亦可同时发生。     

苯的二级相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)

设计了一套光路布置使用受激喇曼散射为相干光源,泵浦光子同受激光子之间混频,观测到苯的相干反斯托克斯喇曼散射共振现象,并获得很强的第二级相干反斯托克斯喇曼线.     

偏振组合在双折射光纤受激四光子混频中的作用

本文根据三阶非线性极化率对光场偏振态的依赖关系,指出存在于受激四光子混频中各个波偏振状态之间的6种组合关系;应用耦合理论,分析了偏振组合在双折射相位匹配中的作用,计算了受激四光子混频的频移,解释了实验中多种模式组合下的“双线”输出及频移随双折射的变化。     

用双色四波混频方法研究RENFWM相位色散

在非线性光学表述中,通常用四阶张量的复数矩阵元表示三阶非线性,但传统的三阶非线性测量技术如四波混频（ＦＷＭ）仅能给出三阶非线性的绝对值．我们提出并发展了用双色ＦＷＭ方法进行相位敏感测量,并可获得三阶非线性系数的实部和虚部,我们用该项技术进行了高灵敏度喇曼增强非简并四波混频（ ＲＥＮＦＷＭ）相位色散的研究． 用双色ＦＷＭ方法进行相位敏感测量的原理基于两个极化相干的过程．我们以共振非简并回波混频为研究手段．考虑介质与三束入射光作用．其中第１、２两束光的频率为ω１,它们来自同一光源,第３束光的频率为ω３…     

由双光子共振激发钾蒸气产生红外受激辐射以及紫外和可见相干辐射

当双光子共振激发钾原子到7S能级时,测得了一系列位于红外区的受激辐射和串级受激辐射,它们与泵浦光的双光子共振四波混频过程,产生了对应于6P-4S和5P-4S的强相干辐射。而这两个相干辐射又具有泵浦光的作用,通过接联的四波混频过程产生位于紫外和可见区     

由Na_2-Na双光子混合共振和四波混频产生的可调谐紫外相干辐射

由与Na_2-Na双光子混合共振相关联的四波混频过程产生可调谐紫外相干辐射。当以614.5～617.4nm的染料激光泵浦钠蒸气时,第一个光子将钠分子从基态X_1∑_g~+激发到A~1∑_u~+态;通过Na_2~*-Na近共振碰撞能量转移过程,将处于基态3S的钾原子激发到3P(3/2),(3/2)态;第二个光子将钠原子共振激发到5S态,从而产生5S→4P的受激辐射和4P→4S的串级受激辐射。而在离共振激发时,除上述受激辐射(或串级受激辐射)外,还存在分别起始于3P_(1/2)和3P(3/2)态的受激喇曼散射。上述受激辐射(或串级受激辐射)和受激喇曼散射分别与泵浦光的     

多模掺锗石英光纤中非线性的研究

本文报导了用一台调Q和锁模Nd:YAG激光器泵浦一根长500m,芯径为100μm的锗石英光纤,产生了四级stokes受激拉曼散射和一个由四光子参量混频产生的可见到近红外连续光谱,用色散理论阐明了连续谱的主要贡献者是受激拉曼散射的第一级stokes。讨论了由于非线性过程而引起功率耦合的非常数损耗。     

专题前言

<正>以差分吸收激光雷达、拉曼激光雷达等为代表的大气污染光学探测技术虽然具有实时、远程的优势，但在多组分监测，特别是在测量气溶胶、金属等大气污染物化学成分和浓度等方面具有局限性。而飞秒光丝激光雷达是一种可远程、快速探测多组分大气污染物的技术。当高功率飞秒激光在大气中传输时，能量不会发散，而是形成一个高光强激光通道，这个通道被称为“光丝”，这一过程则被称为“成丝现象”。光丝内的激光强度足以诱导电离、多光子荧光、受激拉曼散射、四波混频等各种非线性光学效应，激发出具有物质特征的光谱信号，从而为多组分大气污染物监测提供数据。     

基于电磁感应透明的弱光非线性研究进展

利用电磁感应透明实现弱光场条件下的强非线性效应,开辟了一个崭新的非线性光学研究领域-“弱光非线性光学”。主要介绍了基于电磁感应透明的Kerr非线性和四波混频效应。Kerr非线性在全光学开关、全光学逻辑运算和光量子逻辑门等方面有着潜在的应用价值。四波混频也具有非常广泛的应用,其中最重要的是把可调谐相干光源的频率范围扩展到红外和紫外。在简并情况下,四波混频对于自适应光学中的波前再现是很有用的。另外,在材料研究中共振四波混频技术是强有力的光谱分析工具。     

掺铒石英光纤中的受激拉曼散射及受激四光子混频

报道了掺铒光纤受激拉曼散射（ＳＲＳ）和受激四光子混频（ＳＦＰＭ）的实验研究。所用光纤长为１０ｍ，泵浦源为ＮｄＹＡＰ倍频５３９．７ｎｍ脉冲激光，脉冲能量为０．１Ｊ，脉宽为５０ｎｓ，获得了从５５２．１～６２２．８ｎｍ的６级受激拉曼散射谱和受激四光子混频的Ｓｔｏｋｅｓ（５４２．９ｎｍ）及反Ｓｔｏｋｅｓ（５３７ｎｍ）谱线。     

PMMA膜四波混频特性研究

作为一种重要的非线性光学效应,四波混频已在多种介质中观察到,并进行了广泛的研究。 本文首次用四波混频对推拉型偶氮类聚合物掺杂(PMMA)膜的非线性光学特性进行了探讨。 四波混频来源于三束光对介质的联合作用所产生的三阶非线性极化,正是这个极化的辐射导致第四束光的产生。     

全光纤结构超短脉冲超连续谱的产生及其特性研究

超连续光谱以其光谱范围宽、平坦度好、空间相干度高和可实现的较高功率,被广泛应用于相干成像技术、光谱分析、干涉测量等诸多领域.理论上超连续光谱可由超短脉冲通过高非线性介质来实现,期间伴随着自相位调制(SPM)、受激拉曼散射(SRS)、四波混频效应(FWM).随着光纤技术的发展,利用峰值功率高、光光转换效率高、体积小、结构紧凑的掺Yb超短脉冲光纤激光器作为泵浦源,高非线性的光子晶体光纤作为非线性介质来产生超连续光谱.采用主振荡功率放大结构(MOPA),自行搭建了全光纤锁模脉冲放大器,并通过熔接的方式将其耦合进入长为10 m、零色散点为1 040 nm的光子晶体光纤,在对熔接过程中放电时间、放电间隔、熔接损耗等参数进行优化后,获得了8.14 W的超连续光谱.     

用光产生物质

通常两束光不可能产生相互作用，除非它们通过非线性材料。但去年9月报导，发生于真空中的光子——光子散射产生了正电子一电子对。为了进行这种过程的演示，来自四个机构的科学家组成了一研究组，小心操作了高能激光束和斯坦福直线加速器中心的高能电子束，使真空变得足够非线性，产生了五光子混频过程。罗彻斯特大学激光能学实验室的D．Meyerhofer说，该过程像是非线性光学，在二次谐波转换中，可以把两个光子转换成一个光子。在本例情况下，它是一种五光子混频过程，也就是4个（2eV）光子和1个（朋GeV）y光子混频，但输出不是一个光子…     

激光在原子物理、固体物理研究中的一些应用

激光技术特别是可调谐激光和超短脉冲激光技术的发展使传统的光谱方法与技术发生了根本性的变革。激光极大地提高了吸收光谱、荧光光谱和散射光谱的灵敏度和应用范围。而激光产生的非线性光谱效应如饱和吸收,双光子和多光子跃迁、差频、和频、四波混频和受激光散射以及相干瞬变效应等为获得原子、分子和固体微观结构和变化的信息提供了新的有效的实验手段。强激光又是变革原子、分子和固体的重要手段如激光核聚变、激光产生等离子体等。本文举几个例子加以说明。     

多模光纤中宽带准连续谱的产生及分析

利用1.06μm声光调Q激光器作泵浦源,从多模光纤获得了光谱范围从1.1～1.9μm 的宽带非线性散射谱。散射谱在光纤零色散波长附近有较平坦的宽带准连续谱。我们认为此光连续谱是由受激喇曼散射与四光子混频过程的组合作用产生的。     

关于后向受激散射产生相位共轭波的新解释

对后向受激散射产生相位共轭波的过程给出了一种新的物理解释,以为在后向受激散射过程中发生的是两个同时存在的非线性过程:纯粹的受激散射过程、部分简并四波混频相位复共轭过程。这两个过程的密切结合使后向受激散射波在一定程度上具有入射波的位相共轭特性。在实验上采取了四波混频的探测方法,证实了理论的结果。