飞秒激光测距中空气色散补偿理论研究

研究了飞秒激光测距中空气色散对其脉冲宽度的影响,探讨了飞秒激光脉冲宽度随入射初始飞秒脉冲宽度、中心波长和激光传输距离等参数的变化关系。为保证飞秒激光测距精度,提出采用高密度透射式光栅的飞秒激光测距空气色散补偿方法,并详细分析了光栅周期、光栅对间距对不同中心波长的飞秒激光脉冲宽度压缩的影响。该方法具有体积小和操作方便等优点,对采用飞秒脉冲激光进行长距离高精度测量实验研究具有一定的指导意义。     

偏振模色散对线性系统脉宽的影响

研究了线性系统中偏振模色散对均方根脉宽的影响。考虑了光源初始啁啾的作用 ,推导出均方根脉宽的解析表达式 ,分析表明 :二阶偏振模色散对脉冲展宽的作用与群速度色散及啁啾有关 ,一阶偏振模色散的作用则与这两者无关。以啁啾高斯脉冲为例 ,推导出一阶偏振模色散补偿前、后均方根脉宽的解析表达式 ,结果表明 ,适当选择群速度色散和初始啁啾参数 ,可以有效地抑制偏振模色散的展宽效应 ;与主态传输法比较 ,啁啾的存在对后向补偿方法的影响更大     

飞秒光脉冲在透镜和非线性晶体中的展宽

计算了飞秒光脉冲在具有群速度色散的介质中的展宽,证明在飞秒光脉冲的自相关测量中,由于透镜和非线性晶体的群速度色散所引起的展宽是一个不容忽视的因素。     

超短脉冲大气传输展宽及脉冲波形分析

激光通信技术是实现高效通信的重要手段.大气激光通信链路中,大气的散射、吸收和湍流严重制约激光传输质量.分析了激光通信系统中由于大气湍流和色散造成的脉宽展宽,计算了脉宽展宽量与湍流大气折射率结构常数、初始脉宽和传输距离之间的关系;比较了不同发射激光脉宽、不同发射能量下的脉冲波形特性.数值计算及仿真结果表明,激光脉宽随传输距离、大气湍流的增大而增大,长脉宽的超短脉冲激光受大气湍流和色散的影响小,并且脉宽增大,激光功率降低,研究结论对超短脉冲的应用具有一定的意义.     

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.     

光纤色散效应对脉冲展宽的影响

为了研究光通信系统中光纤色散特性对通信系统传输性能的影响,基于单模光纤和多模光纤的色散特性,采用数值模拟计算的方法,对脉冲展宽、光纤内部的偏振模色散、色度色散、波导色散和模间色散的物理机制进行了分析,分别得到了折射率n=1.516和n=1.458的标准单模光纤经过10km传输距离后色散导致脉冲展宽的结果,比较了传输波长在850nm和1310nm时多模光纤的色散效应,通过对不同光源LD(Δλ=1nm)和LED(Δλ=70nm)的比较,分析了光谱宽度对脉冲展宽的影响。结果表明,纯石英光纤在系统传输波长为1.27μm处群速度色散等于0;折射率渐变多模光纤工作在常见的850nm以及1310nm通信窗口时,其模内色散表现为负色散;色度色散和模间色散引起的脉冲展宽随光纤的数值孔径、材料折射率和光源光谱线宽的增大而增大。     

利用块状介质进行飞秒强激光脉冲的腔外压缩

高强度飞秒激光脉冲的腔外压缩是获得高次谐波阿秒脉冲驱动源的必要手段.实验研究了超强超短飞秒激光脉冲在经过块状介质后的光谱展宽和色散补偿压缩现象.单脉冲能量0.26 mJ,脉宽50 fs的激光脉冲经透镜在空气中聚焦后再入射到块状材料上,出射脉冲光谱被展宽到接近40 nm.由于在块状材料中的自聚焦效应,出射光束质量变好并保持较小的空间啁啾.利用熔融石英棱镜对补偿带有正色散的出射脉冲,最后得到＞0.1 mJ,19 fs的压缩脉冲.利用SPIDER装置测量了出射脉冲的脉宽和光谱相位.整个系统的能量效率大约为35%,压缩后的激光脉冲具有很好的空间分布和平滑的时域包络.实验结果实现了利用块状材料对飞秒激光脉冲的腔外压缩,这种方法将适用于对更高能量飞秒脉冲的压缩.     

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...     

色散缓变光纤中的脉冲宽度研究

计算了高斯型脉冲宽度在色散缓变光纤中的传播特性和初始啁啾对脉宽演变的影响。讨论发现与单模光纤相比，色散缓变光纤中脉冲展宽较慢，并能有效抑制脉冲展宽；初始啁啾对脉宽有较大影响，初始啁啾参量C过大会造成脉冲严重展宽。     

啁啾光纤光栅在硫系光纤激光器中的色散补偿

中红外波段包含极其重要的大气窗口和众多分子的指纹区,基于硫系玻璃的中红外光纤激光器逐渐引起人们的重视。由于硫系玻璃具有极高的非线性和色散特性,脉冲激光在硫系光纤中的展宽成为发展中红外超短激光必须解决的重要问题。针对脉冲激光在硫系光纤中传输的展宽问题,设计线性啁啾光纤光栅,用于补偿高斯脉冲激光经过光纤之后的色散展宽。模拟结果表明:光纤色散导致的脉冲展宽可以通过线性啁啾光纤光栅进行很好的补偿。进一步研究发现,通过对设计的啁啾光纤光栅运用高斯变迹函数进行切趾优化,可以显著改善色散补偿的效果,以获得对脉冲激光色散展宽的完全补偿。文中的研究对于设计高质量的硫系中红外光纤激光器具有理论指导意义。     

10fs以下的飞秒激光脉冲的非线性传输

给出了具有几个光振荡周期长的飞秒激光脉冲在不考虑群速色散的情况下传输方程的解,用数值方法模拟了飞秒激光脉冲的非线性传输,考察了非线性效应对脉冲形状和频谱的影响,得到和慢变振幅近似下不完全一致的结论。     

基于光子晶体光纤和飞秒激光源的近红外波段宽带孤子和可见区高效色散波产生的实验

将钛宝石激光器产生的飞秒激光脉冲泵浦实验室自制的高非线性双折射光子晶体光纤,脉冲的中心波长为820 nm,位于光子晶体光纤的接近于零色散的反常色散区.实验结果表明:随着泵浦功率的增加,一阶孤子的中心波长发生了红移,同时产生的色散波的中心波长则发生蓝移进入可见光区.当泵浦功率达到0.45 W时,色散波与残余泵浦的输出功率比为42.67,色散波的带宽达到81 nm,而处于近红外波段的红移孤子带宽可达231 nm.利用高非线性光子晶体光纤产生近红外波段宽带孤子和可见区高效色敬波的实验对飞秒激光频率转换和光谱展宽具有很好的借鉴意义.     

楔形镜与棱镜对系统负色散量的分析

给出了精确计算楔形镜与棱镜对组合系统群速度色散量的物理图象和数学表达式。分析了楔形镜垂直端面朝腔内和朝腔外两种组合方式的色散量计算方法。     

800 nm处为零色散的光子晶体光纤的计算与设计

基于Galerkin方法计算并设计了在 80 0nm处具有零色散的光子晶体光纤。在数值计算中采用了足够大的求解区域和足够多的基函数 ,从而提高了计算和设计精度。波长 80 0nm是广泛使用的钛宝石飞秒激光器的工作波长 ,因此 ,该光纤对于飞秒激光的应用具有重要意义。     

Compensation of dispersion in optical fibers for the 1.3-1.6 μmregion with a grating and telescope

The transmission of ultrashort optical pulses over long distances in optical fibers is limited by pulse broadening due to group velocity dispersion. A grating and telescope dispersion compensator with group velocity dispersion of equal magnitude and opposite sign can compensate for the fiber dispersion. The possible benefits of such dispersion compensation in the 1.3-1.6-μm wavelength region are investigated. The results show that compensation of first-order dispersion at 1.55 μm in a fiber with zero dispersion near 1.3 μm is primarily limited by the second-order dispersion of the grating and the telescope compensator. For a wavelength slightly greater than the zero dispersion wavelength, both the first- and second-order group velocity dispersion can be canceled by the grating and telescope dispersion compensator, allowing transmission exceeding 100 Gb/s over 100 km     

Novel dispersion compensation method for cross-coupling measurement in PM-PCF based on OCDP

For polarization maintaining photonic crystal fiber (PM-PCF), the cross-coupling measurement can be severely affected by interferogram broadening, due to the large inter-mode chromatic dispersion. In this paper, a novel dispersion compensation method is proposed to mitigate the influence, including a frequency domain algorithm and investigation of the dispersion coefficient for a phase packet in algorithm. A numerical simulation and measurement of birefringence as a function of wavelength reveal that the dispersion coefficient in PM-PCF is much larger than that in PANDA-PM fiber. After compensation, the accuracy of coupling strength measured can be restored and spatial resolution is improved. Experiments show the compensation provides high accuracy with average relative error less than 0.31% and spatial resolution improved 4.1 times.     

光子晶体光纤在飞秒激光技术中的应用

简要介绍了光子晶体光纤的基本结构、导光机制和主要特性,系统综述了光子晶体光纤在锁模光纤激光器的色散补偿和偏振控制、飞秒激光脉冲的压缩、飞秒激光脉冲的光谱变换,以及飞秒激光器的频率转换等激光技术中的应用研究进展.