多台铜蒸气激光器激光脉冲之间的抖动分析

铜蒸气激光器(CVL)一般采用闸流管放电,其导通时间是一个连续型的随机变量,因此当多台CVL组成振放系统时,任意两台CVL输出光脉冲之间必然具有一定的相对抖动量,分析这一抖动量的变化规律对泵浦染料激光器尤其是激光分离铀同位素有重要的意义。本文在分析了CVL振荡器与放大器输出光脉冲产生抖动的物理机制的基础上,运用概率论方法,首次推导出在各种结构组成的CVL振放系统中任意两台CVL输出光脉冲之间的相对抖动量。     

输出功率50 W的脉冲染料激光放大器

推导了准稳态下横向抽运的脉冲染料激光放大器的简化速率方程,提出了双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的设计原则和设计方法.应用高功率脉冲染料激光放大器的物理设计结果,研制了输出功率为50 W的脉冲染料激光放大器的实验装置.采用铜蒸气激光(CVL)作为抽运光,在此染料激光放大器上进行了实验研究,获得染料激光输出功率为52 W,抽运激光功率提取效率为41%.给出了染料激光波长、注入染料激光功率以及抽运激光的时间和空间匹配特性与染料激光放大器输出激光功率和抽运激光功率提取效率的相互关系,讨论了染料溶液浓度对双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的输出光束质量的影响.     

深紫外飞秒脉冲准分子激光放大同步特性研究

为了获得大能量的深紫外超短脉冲,将深紫外飞秒种子光通过ArF准分子放大器进行放大。通过对种子光信号和准分子放大器的荧光信号进行测量,在不同环境下,针对种子光信号与放大器放电信号之间的延时对脉冲单程放大特性的影响进行了研究。研究结果表明,放大系统实现了种子光与准分子放大器的低抖动精确同步,空气和氮气环境下脉冲能量最高分别为197.2μJ和312.6μJ,且氮气环境下脉冲展宽较空气平均降低99.2 fs。相较于空气环境,氮气环境可有效降低深紫外超短脉冲的能量衰减与脉冲展宽,且同步抖动对放大特性影响较小。     

有限脉宽脉冲泵浦下FRA中的走离和脉冲展宽

采用分步傅里叶算法数值求解非线性薛定谔方程组,模拟出有限脉宽脉冲泵浦下喇曼光纤放大器(FRA)中信号光的传输情况,研究了色散引起的走离效应和脉冲展宽对FRA的影响.结果表明:在有限脉宽脉冲泵浦的情况下,走离效应和脉冲展宽同时影响着FRA的最大作用距离和信号光幅度,当走离量较大时,走离效应对FRA的影响比脉冲展宽更明显,并且泵浦脉宽越小越易受到它的限制.     

行波半导体激光放大器对超短光脉冲畸变作用的研究

本文详细的研究了通过TWA后光脉冲形状畸变、峰值前移量及脉宽的展宽和压窄作用。对光脉冲形状畸变给出了定量描述。结论表明上述现象不仅与输入光子数、输入光脉冲形状而且与注入载流子数、脉冲发送率和放大器自身的损耗有关。另一重要结论是:当出现饱和效应时,脉冲通常将展     

频率失谐对掺镱光纤放大器中光脉冲传输特性的影响

为了研究光脉冲在掺镱光纤放大器中的放大传输特性,建立了光脉冲在分布式光纤放大器中的传输方程,采用分步傅里叶变换法数值模拟了光脉冲的传输状态,并着重讨论了频率失谐对光脉冲特性的影响。结果表明：对于掺镱光纤放大器,在介质的色散长度远远小于非线性长度时,随着在放大器中的传输,光脉冲在放大的同时被展宽,脉冲中心出现峰值,其频谱加宽;当出现频率失谐时,光脉冲放大能力减弱,脉冲失去对称性,并且窄化。若光脉冲中心频率沿不同的方向偏离介质增益峰值频率,脉冲变形规律不同。因此在设计放大系统时应该考虑光纤放大器的色散以及频率失谐对其传输特性的影响。     

小型飞秒激光脉冲放大器

在放大器谐振腔内插入一对棱镜,使飞秒脉冲信号边放大,边展宽。既防止了强光的自聚焦效应,又减小了整个放大器占用空间。输出光再经过另一对棱镜压缩,得到的脉宽小于100fs,重复率10kHz,平均功率达到0.2W。     

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。     

SOA双折射效应对超短光脉冲光谱特性的影响

探讨了半导体光放大器(SOA)中的双折射效应对超短光脉冲光谱特性的影响。双折射使得SOA对光的相位调制具有偏振相关性,TE模和TM模具有不同的光谱分布,从而总的光谱被展宽。研究表明,超短光脉冲在SOA中发生的光谱展宽中,很大程度上是来源于相位调制的偏振相关性,并与SOA的工作电流、光功率和脉冲形状等因素有关;通过在有源区中引进合适的应变和合适的波导设计,有可能消除这种不利影响。     

超高斯光脉冲自相关特性

采用数值分析方法研究了超高斯光脉冲的自相关特性及其受锐度参量、线性啁啾参量、噪声脉冲和随机噪声影响的变化规律,并与原脉冲相应参量作了比较,给出了一个有效的滤除随机噪声方法,并用实验作了验证。当锐度参量增加时,强度自相关曲线宽度变窄,自相关频谱曲线随之展宽。当啁啾参量增大时,光脉冲强度自相关曲线和脉冲时域波均保持不变;光脉冲的频谱曲线展宽,边缘出现振荡结构并随之增强,自相关频谱曲线随之展宽,边缘依旧平滑。存在噪声的情况下,超高斯脉冲自相关特性变化比较复杂。     

光纤传输的脉冲展宽研究

利用傅立叶方法解非线性薛定谔方程,对单模光纤传输中非线性色散的脉冲展宽进行了研究。通过详细计算,给出了高斯脉冲的均方根宽度以及展宽因子的表达式。同时,作出了光纤内色散造成的高斯脉冲展宽和展宽因子随距离的变换关系图线。并分析研究了光纤色散对不同宽度脉冲的影响。对脉冲压缩技术的研究具有一定的参考价值。     

激光脉冲水下传输时域展宽的蒙特卡罗模拟

建立蒙特卡罗模型模拟光子的水下传输,研究了激光脉冲水下传输后时间扩展特性,分析了传输距离、光接收面尺寸等系统参数以及海水介质不对称因子、海水有效衰减系数等水质条件对脉冲时间扩展特性的影响,模拟结果表明:传输距离越大,激光脉冲的时间宽度越宽;光接收面积越大,脉冲时间扩展越严重;海水的前向散射性越强,脉冲的时间宽度越窄;海...     

主动探测回波激光脉冲时域特性

利用猫眼效应原理实施目标主动探测,能够快速、准确发现空间光学侦察设备。激光脉冲辐照不同的反射目标,产生回波经大气传输后具有不同的脉冲展宽,利用该特性可实现对不同目标的识别和定位。利用光子散射理论分析了近地面气溶胶散射效应引起的脉冲展宽,给出了影响脉冲展宽的主要因素,建立了猫眼和漫反射背景回波脉冲展宽的计算物理模型;为验证模型,设计并实施了基于飞艇平台的动态主动探测验证实验,实验结果表明:激光脉冲经过8～10 km斜程大气传输,猫眼和飞艇背景漫反射回波分别展宽了20～30 ns和90 ns,与物理模型计算值具有较好的一致性,验证了物理模型的正确性,该模型可为区分和提取猫眼回波信号提供理论依据。     

Nonstationary nonlinear optical effects and ultrashort light pulse formation

A theory of nonstationary nonlinear wave phenomena occurring in the field of ultrashort high-intensity light pulses is developed (harmonic generation and parametric amplification stimulated Raman scattering). The main equations are given, the group velocity mismatch effects are studied, and special attention is paid to the high-conversion conditions. The possibilities of picosecond pulse narrowing on account of linear and nonlinear nonresonance parametric amplification and harmonic generation are studied in detail. The factors that determine the minimum light-pulse duration (dispersion broadening) are examined. A nonstationary theory of stimulated Raman scattering (SRS) is developed. Expressions for minimum pulse duration in forward and backward SRS are given. Reduction of Raman amplification with a picosecond pump is discussed.     

偏振模色散补偿对脉冲展宽的影响

在高速光纤通信系统中,偏振模色散(PMD)已被认为是限制光纤通信系统性能的一个主要因素,而脉冲的均方根展宽是表征信号传输性能的一个重要的物理量.研究了偏振模色散对脉冲展宽的影响,推导出含有一阶偏振模色散补偿的光纤链路中偏振模色散矢量的自相关函数的分析表达式.在此表达式的基础上,推出了以高斯脉冲为例的一阶偏振模色散补偿系统中的均方根脉宽解析表达式.     

飞秒脉冲在高非线性光纤中产生超连续谱的特性研究

采用分步傅里叶方法,对飞秒脉冲在高非线性光纤中超连续谱的形成过程进行了研究,分析了脉冲峰值功率,脉冲宽度及初始频率啁啾对超连续谱特性的影响.结果表明,脉冲峰值功率、脉冲宽度以及初始啁啾对超连续谱的形成有着极其重要的影响;当脉冲峰值功率逐渐增大,超连续谱随之愈宽(-20dB处谱宽从170nm展宽到400nm以上),平坦度愈好.与之相反,脉冲宽度逐渐增大,超连续谱展宽范围减小,其平坦度也逐渐劣化;初始负啁啾有利于脉冲SC谱的展宽而正啁啾使脉冲SC谱的展宽受到一定抑制.进一步研究表明,适当的峰值功率超短啁啾脉冲在高非线性光纤传输时,得到没有泵浦成份残余的超宽且平坦超连续谱.     

光源线宽和脉宽对激光测风雷达测量精度的影响

激光线宽和脉冲宽度是激光测风雷达测量精度重要的影响因素。本文分析了风速测量精度的影响因素,理论推导了激光线宽与信噪比关系,以及脉宽引起的功率谱展宽。数值分析表明,线宽增加引起的信噪比下降和脉冲宽度引起的谱线展宽都会导致风速测量精度下降。脉冲累计发数在10000的条件下,相干测风激光雷达系统脉冲宽度和信噪比分别为100 ns、-35 dB或激光线宽小于45 kHz,时,风速测量精度优于0.5 m/s。减小线宽和增加脉冲宽度,可以增加风速测量精度。在相同信噪比条件下,较宽的脉冲宽度的风速测量精度更高。     

Spectral characteristics of optical pulse amplification in SOA under assist light injection

This paper analyzes the spectral characteristics of optical pulse amplification in semiconductor optical amplifiers (SOAs) with gain and transparent region assist light injection. It is shown that gain region light can decrease the spectral broadening and shifting, while transparent light cannot improve the spectral distortion, though it can accelerate the carrier recovery. The relationships of the frequency peak shift with the amplifier's bias current and length are also given; particular attention is paid to the differences between the co- and counterpropagating configurations.     

不同剖面DDF中啁啾高斯脉冲展宽的研究

文章从理论上推导了啁啾高斯脉冲在5种不同群色散剖面光纤中的传播特性和初始啁啾对脉宽的影响.与常规单模光纤(SMF)相比,这5种色散缓变光纤(DDF)中的脉冲展宽较慢,能有效抑制脉冲展宽,但这5种DDF之间也存在着较大的差异.初始啁啾对脉冲的影响体现在:当β2c＞0时,脉冲展宽速度比无啁啾时要快;当β2c ＜0时,脉冲有一初始窄化过程,之后又快速展宽.     

Analysis of HF pulse reflection from a randomly varying ionosphere

The reflection of high-frequency (HF) pulses by a randomly inhomogeneous, dispersive, and absorbing ionosphere is considered. The distortion of the transmitted pulses due to the intrinsic ionosphere dispersion, multipath effects, and frequency incoherence is related to the spatial, temporal, and frequency dependent characteristics of both the ionosphere and the troposphere. The envelope broadening of a constant-carrier pulse due to the dispersion (delay distortion) and randomness of the media (diffuse multipath) is seen to be small compared to the discrete mulfipath spread resulting from variations of the ionosphere's index of refraction with height. In the case of chirp-pulse transmission, pulse compression in the range of 20-30 dB may be achieved provided the frequency sweep of the transmitted pulse is matched to the slope of the delay of the channel and the bandwidth of the chirp pulse is large enough (0.1-10% of the center frequency).