啁啾反射镜及其在fs脉冲固体激光器中的应用

啁啾介质反射镜是近年来发展起来的新型色散补偿元件。用它取代或结合通常的“棱镜对”色散补偿装置,可以直接从激光振荡器中获得短于１０ｆｓ的光脉冲,或从脉冲和大－压缩系统中获得了短于５ｆｓ的光脉冲。本文介绍各种啁啾反射镜的原理及其在ｆｓ脉冲固体激光器中的应用。     

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。     

利用等离子体产生超强超短激光脉冲

通过放大输出能量、压缩脉宽是获得极高强度激光脉冲的主要手段,大部分的高功率超短激光器都采用啁啾脉冲放大技术,即使用光栅先展宽脉冲再压缩以获得放大的超短激光脉冲.     

高功率飞秒脉冲光纤激光器的研究进展

啁啾脉冲放大技术是高功率飞秒脉冲光纤激光器采用的主流技术,但如果对激光系统中非线性效应和色散补偿控制不好,脉冲将会发生畸变,影响脉冲的进一步压缩和峰值功率的提高.以这些问题的解决为主线,介绍了近年来在高功率飞秒脉冲研制上所取得的进展,指出以光子晶体光纤等为基础的新型激光功能器件的出现,为啁啾脉冲放大技术提供了新的解决方案.     

钕玻璃和钇铝石榴石的皮秒脉冲高效前置放大器

引言目前高功率皮秒激光系统获得了广泛发展。它在X射线振荡[1]、X射线光刻和X射线员微术[2，3]、脉冲气体介质[4]和表面等离子体[5～7]中的高次谐波振荡研究，以及其它许多问题中的应用提出了研制紧凑的太瓦激光系统的课题。目前研制的激光系统有相似的结构，并由振荡器、脉冲凋啾作用装置、放大级和压缩器。使用脉冲啁啾技术[8，9]可有效地将放大级储存的反转能量泵浦至皮秒辐射能量中。设计类似系统的重要元件是选择前置放大器的光学系统。它的要求是将光谱限脉冲有效地放大至毫焦耳级。同时，重要的是放大时保持被放大脉冲的光谱一时…     

可调谐超短中红外激光脉冲的参变产生与放大及其最新进展

介绍了基于非线性光学参变过程产生和放大中红外可调谐超短激光脉冲的主要方法,比较了参变振荡、差频产生、光学参变放大和啁啾脉冲光学参变放大等4种产生与放大方法的技术特点,重点评述了最近10年来国内外利用光学参变放大和啁啾脉冲光学参变放大实现大增益宽带和高峰值功率输出的最新进展.探讨了获得更高能量/功率和更短脉冲(更大带宽)...     

增益开关半导体激光器超短光脉冲消啁啾研究

增益开关半导体激光器的输出光脉冲具有“红移”啁啾，本文对具有不同时域及频域特性的啁啾光脉冲采用F－P滤波和正常色散光纤补偿两种消啁啾的效果进行了理论研究．结果表明，这两种消啁啾方法在单独运用时，都只能在一定的超短光脉冲脉宽和诺宽特性条件下，获得近变换极限光脉冲，而两种消啁啾方法的结合则可以改善消啁啾效果．实验结果也证明了理论计算的结论．     

线性源啁啾对孤子脉冲压缩的影响

通过线性源啁啾对孤子脉冲压缩影响的研究,发现泵浦脉冲和孤子脉冲的源啁啾参量地脉冲压缩产生重要影响,且孤子脉冲压缩存在最佳光纤长度。在泵浦功率一定的条件下,选取负啁啾的泵浦脉冲正啁啾的孤子脉冲可以获得高压缩因子的光脉冲;同时选取负啁啾的泵浦脉冲和正啁啾的孤子脉冲易于产生更短的压缩光脉冲。     

基于泵浦分束的波长可调谐1μm超短脉冲光纤激光器

利用啁啾脉冲增益饱和放大特性，搭建了一台基于泵浦分束结构的波长可调谐1μm全保偏光纤超短脉冲激光器。该激光器由超短脉冲激光振荡器和超短脉冲激光放大器组成，控制注入到放大器的啁啾脉冲能量，使放大器处于增益饱和或非饱和状态，从而实现激光中心波长的精确调节。实验中，激光器可产生1030.0～1034.5 nm波长可调谐的超短脉冲激光，光谱带宽大于13.1 nm。在整个波长调谐范围内，放大脉冲激光的信噪比均大于55 dB，时域脉宽为7.1～7.5 ps。此外，得益于全保偏光纤架构，该1μm超短脉冲光源表现出良好的长期稳定性，平均功率的相对抖动低至0.1%。该激光器产生的波长可调谐超短脉冲激光，能够精准匹配Yb∶YAG、Yb∶CaF₂、Yb∶Lu₂O₃等晶体的发射峰，可为后续Yb∶YAG、Yb∶CaF₂、Yb∶Lu₂O₃等大能量超短脉冲固体激光器提供紧凑、便捷、稳定的种子光源。     

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.     

声光光谱色散滤波器对超短脉冲光谱主动控制技术研究

报道了声光光谱色散滤波器(AOPDF)对啁啾脉冲放大系统中脉冲光谱整形及控制技术的实验研究.声光光谱色散滤波器基于共线的声光相互作用,通过控制声光相互作用的位置,产生不同光谱的位相延迟.由于声波信号的幅值决定了光谱的散射效率,因此控制声波信号的振幅可以获得光波频谱的幅值整形.将声光光谱色散滤波器应用到啁啾脉冲放大系统中,可以很好克服增益窄化效应,使放大后脉冲的光谱保持足够的宽度,最终获得更窄脉宽的压缩脉冲.     

利用高双折射光纤的色散效应产生微波脉冲

研究了一种基于啁啾高斯脉冲在高双折射光纤中的光学色散效应和干涉产生微波脉冲的新方法，推导了啁啾高斯光脉冲在经过色散延迟后产生的微波频率的解析表达式。输出的微波频率可以通过选择不同的光学系统参数和啁啾高斯脉冲参数实现控制。研究了不同啁啾参数对输出脉冲强度、脉冲持续时间和脉冲频率的影响，结果表明，输入脉冲啁啾参数的引入不仅可以提高输出脉冲的持续时间，还可以使所需脉冲频率实现约10％的可选范围。     

直接相位调制产生线性啁啾脉冲特性研究

直接相位调制可产生带宽可调的线性啁啾脉冲,可作为种子源用于啁啾脉冲放大系统中。对线性啁啾脉冲的产生过程以及啁啾脉冲在光纤中的传输放大过程进行了数值模拟与实验研究,实验获得了底宽为500 ps,带宽为0.69 nm的线性啁啾脉冲。在此基础上提出一种全新的产生冲击点火种子脉冲的方式,即对光脉冲的局部进行调制与压缩以获得高对比度的种子脉冲,并对其进行了实验验证。实验中将一方波脉冲经调制压缩为对比度为2∶1的阶梯脉冲,验证了该方法产生冲击点火种子脉冲的可行性。该方案为未来多种脉冲类型输出的惯性约束聚变(ICF)驱动器光纤前端系统的研制打下了研究基础。     

色散补偿法获得5GHz,6.8ps超短光脉冲

利用色散位移光纤压缩从１．５５μｍ增益调制ＤＦＢ激光器中出射的红移啁啾光脉冲。在最优光纤压缩长度下，光脉冲宽度由４２．６ｐｓ压缩至６．８ｐｓ，压缩比为６．３     

近变换限制脉冲在色散管理孤子系统中的传输

对含频率啁啾的高斯脉冲在色散管理孤子系统中的传输进行了分析。结果表明初始啁啾的存在将使脉宽和幅度沿传输距离涨落,并引起能量加重因子的增加,还研究了由谱窗技术产生的近变换限制脉冲在色散管理孤子系统中的传输问题,结构表明,通过合适的能量加重,近变换限制脉冲传输非常稳定,且其性能比相应的均匀低色散孤子系统还好,这表明色散管理系统比均匀光纤系统在光孤子源方面具有更大的啁啾及波形容差。     

飞秒光脉冲的应用

１２年前，产生（后来创记录的）６ｆｓ脉冲的真正魅力实际在于其本身的适用性。６ｆｓ时间光只传播了１．８μｍ，因此这种脉冲持续时间只有几个光波长。这种光脉冲并未接近时间分辨的量子极限，但它确实切出了一段科学家未曾在实验室见到的最精细时间。贝尔实验室一研究小组的演示标志着从皮秒锁模脉冲到飞秒状态的长期进程达到了顶峰并得到了头筹［１］。问题在于如何重复。像脉冲压缩方案把其输出脉冲压缩到６ｆｓ一样，碰撞脉冲锁模染料激光源也是物理学理论的优良运用。做此任务的设备摆满５～６张光学台，并需由专门小组作仔细调整。…     

EDFA对基孤子脉冲进行压缩与放大的数值研究

从描述光脉冲在掺铒光纤放大器(EDFA)中传输的非线性薛定谔方程出发,对基孤子脉冲在EDFA中的压缩与放大进行了数值研究,并对孤子脉冲在其中的压缩提出优化方案。结果表明,通过合理地选择EDFA的参数,可使无啁啾的基孤子脉冲实现绝热压缩和放大;对具有初始啁啾的基孤子脉冲,压缩过程将不再满足绝热条件;对于正啁啾的基孤子脉冲,可得到较好的压缩与放大;而对于负啁啾的基孤子脉冲,压缩效果却较差。     

紫外-啁啾激光束驱动He原子获得阿秒脉冲

为了获得X射线范围内的阿秒脉冲, 采用紫外-啁啾组合激光束产生高强度谐波光谱和阿秒脉冲的方法, 进行了理论分析。结果表明, 当引入正向啁啾参量时, 虽然谐波截止能量有微小延伸, 但是谐波辐射效率明显下降; 当引入负向啁啾参量时, 不仅谐波截止能量得到延伸, 并且谐波辐射效率比正向啁啾条件下有所增强; 将一束125nm的紫外光源引入到啁啾激光下, 由于共振增强电离的影响, 谐波辐射效率有明显增强, 在紫外-正向啁啾驱动下, 不仅谐波辐射强度被增强25倍, 而且谐波截止能量得到延伸, 形成了一个382eV的平台区, 在紫外-负向啁啾驱动下, 虽然谐波截止能量没有明显变化, 但是谐波辐射效率有110倍的提高, 进而形成一个410eV的平台区; 通过叠加组合场下的谐波, 可获得一系列70as以内的单个阿秒脉冲。该研究对阿秒科学的发展是有帮助的。     

基于XPM和ED-NALM光脉冲压缩的方案研究

文章利用脉冲对的交叉相位调制(XPM)效应和非线性掺铒光纤放大环镜(ED -NALM)的整形放大作用,提出了一种对无啁啾高斯脉冲进行脉冲压缩的设计方案.数值模拟的结果表明,利用此方案可将脉宽为10 ps、中心波长为1 553 nm的无啁啾高斯脉冲压缩成脉宽为150 fs的无基座超短脉冲,且脉冲得到了很好的放大.     

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。