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.     

康奈尔大学获得超短紫外光脉冲

美国康奈尔大学一科学家小组已获得脉宽不到0.1 ps的紫外激光脉冲。脉冲的波长范围在315 nm，脉宽窄至43 fs,重复频率100 MHz,功率达20 mW。飞秒激光脉冲已成为研究化学反应之类极短寿命问题的重要工具，飞秒激光对研究高速半导体电子器件和光学器件的动力学过程及最终极限也有重要意义。     

全光模数转换器中基于拉曼自频移的光量化

采用分步傅里叶方法对广义薛定谔方程进行数值求解,研究了光子晶体光纤(PCF)中拉曼自频移用于全光模数转换器(ADC)中的光量化过程.计算结果表明,脉宽300 fs,中心波长1550 nm的高斯脉冲入射到长15 m的光子晶体光纤中,入射脉冲峰值功率在110～180 W之间变化时,由拉曼自频移形成的拉曼孤子的中心波长随功率近似线性变化,有60 nm的动态变化范围,可以达到3 bit的量化精度.     

利用快速相位反馈控制输出变换极限飞秒激光脉冲

报道了利用简化的频率分辨光学开关法快速测量飞秒激光脉冲,并形成反馈,控制液晶空间光调制器,补偿非线性光纤飞秒激光放大器输出脉冲的啁啾,获得了脉冲宽度74 fs的变换极限脉冲。     

超短脉冲高功率激光及其应用

1．前言可见光的1个周期约2fs，迄今已获得的最短脉冲为6fs，这样的脉宽可看成1个周期的量级。为了获得比此更短的脉冲，不得不利用与中心波长同量级带宽的可见光，或者短波长光。直到数年前为止，染料激光是产生超短脉冲的主流，对撞脉冲锁模把脉宽推进到很短的水平。由振荡器单独产生的脉定最短已达27fs，在腔外用光纤脉冲压缩器已获得6fs的脉冲。最近流行的话题是以钛宝石为代表的固体激光器，利用光克尔效应进行自锁模，由振荡器单独产生的脉宽为8．3fs。可以认为，由于共振腔内进行适当的色散补偿而形成一种孤子，激光输出非‘常稳定。…     

父脉冲参数对飞秒脉冲相干合成质量的影响

利用解析方法研究了父脉冲参数对合成脉冲宽度和质量的影响。研究结果表明,两个父脉冲具有相近的脉冲宽度和脉冲能量时,合成脉冲的时域质量较高。减小父脉冲时域宽度可以有效减小合成脉冲基底。为了验证这一相干脉冲合成的优化方法,在不同的非线性光纤中,对分束后的掺镱光纤飞秒激光器的输出脉冲分别进行非线性频率变换,获得了两个小于30 fs的脉冲,再将二者进行相干脉冲合成,获得了合成脉冲宽度为8 fs的少周期脉冲。     

超短蓝-绿激光脉冲

伦敦大学帝国学院的飞秒光学小组产生了波长为496 mn的可调蓝-绿激光超短脉冲。据P. M. W.French说，这是首次能够直接在低于500 nm的波长上产生如此短的脉冲。其脉宽基于自相关时间可达93 fs。     

高分辨飞秒光学相干断层成像系统

建立了飞秒激光自由空间光学相干断层成像OCT)系统,给出了该系统的初步实验结果。系统的光源为掺Ti蓝宝石锁模激光器,输出脉宽小于50fs,中心波长为800nm,谱宽约为40nm,飞秒OCT所达到的纵向分辨率为8μm,横向分辨率为7．6μm,并用于飞秒激光微加工样品表面轮廓的检测。     

超快光纤激光驱动的长波中红外飞秒脉冲光源（特邀）

基于差频产生的中红外飞秒光源具有波长调谐范围宽（6~20 μm）、覆盖范围广（整个“指纹区”）和系统复杂程度低等优势,超快光纤激光器驱动的中红外飞秒光源只有差频部分采用了空间光路,进一步提高了系统的稳定性。文中介绍基于超快光纤激光器驱动的光学差频产生长波中红外飞秒脉冲的技术路线,阐述在差频过程中如何通过非线性光纤光学技术（包括超连续谱产生、孤子自频移和光谱滤波技术）产生合适的信号脉冲,并从理论上详细介绍差频过程中提高中红外脉冲功率的方法。     

同步抽运源光学参量啁啾脉冲放大飞秒激光系统

啁啾脉冲放大(CPA)技术已被广泛应用在几太瓦(TW)至1000 TW的许多高功率激光系统中.光学参量放大器有着宽的放大带宽,能支持短至几飞秒激光脉冲的无光谱畸变放大.近年来,一种基于光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术的飞秒激光系统,已被提出和成功演示.我们实验室正在建造几太瓦级的OPCPA激光系统,该系统要求一台纳秒级的激光装置作为OPCPA系统的抽运源.本文介绍我们已建成的台式高功率倍频Nd∶硅酸盐玻璃激光装置.其输出波长532 nm、脉宽0.5 ns、能量15 J,光束口径为40 mm. 这台Nd∶硅酸盐玻璃激光装置的种子源与OPCPA激光系统一样来自于同一台飞秒1064 nm激光振荡器,它是一台由13瓦的Ar离子激光抽运的自锁模掺钛蓝宝石激光器,产生120 fs、带宽10 nm的1064 nm脉冲列.脉冲列进入一个光栅展宽器,把激光脉冲宽度展宽到0.3 ns水平,然后分出一束作为OPCPA的种子源,另一束进入一台重复频率1 Hz的Nd∶硅酸盐玻璃再生放大器,将脉冲能量从0.5 nJ放大到几毫焦耳,脉冲宽度展宽到0.7 ns. 从再生放大器输出的激光脉冲进入Nd∶硅酸盐玻璃激光放大链进行放大,最后由KDP倍频晶体对输出的1064 nm激光倍频,获得0.5 ns、15 J的绿光.输出的绿光由光学系统导向光学参量放大器,给OPCPA系统的1064 nm的啁啾种子脉冲作同步抽运,同步精度可达数十飞秒量级.(PB6)     

超短脉冲光纤激光相干合成(特邀)

相干合成技术能够突破单路激光的功率和脉宽极限,实现超高功率、超短脉宽的脉冲激光输出。介绍了超短脉冲光纤激光空域、时域和频域相干合成的基本原理和关键技术。综述了空域、时域和频域相干合成系统及其关键技术的研究现状,梳理了超短脉冲光纤激光相干合成的发展趋势,为相关技术的发展提供参考。     

超宽光谱飞秒激光脉冲的产生研究

以掺钛蓝宝石激光为代表的自锁模激光是90年代激光技术最重要的研究成果之一，目前采用石英棱镜色散补偿方法可以产生8．5fs的光脉冲，啁啾镜色散补偿方法可以获得7．5fs的光脉冲，结合半导体饱和吸收体可以获得6．5fs的光脉冲．这些近极限宽度脉冲的获得都是以短增益长度的钛宝石晶体为核心的，其所得脉冲对应着极宽的光谱范围．实际上，根据测不准原理及傅里叶变换关系，具有极宽带宽的超宽光谱是获得极短脉冲宽度的必要条件之一，因此在飞秒激光的产生研究中，先借助简单的光谱测量手段获得具有最大宽度的频谱宽度，是快速产生近极限脉宽…     

飞秒激光诱导Si表面周期条纹结构形成的超快成像研究

正飞秒脉冲激光出现以后,飞秒激光与物质相互作用得到了广泛的研究,出现了许多新现象、利用飞秒激光照射半导体材料表面,形成了周期远小于激光波长的纳米周期结构。建立了飞秒激光超快成像系统,直接观察到了飞秒激光诱导Si表面周期条纹在3 ns时间范围内的演化过程。将一束800 nm、50fs的线偏振飞秒激光分成两束,其中一束照射Si表面诱导产生周期条纹结构;另一束光经透镜会聚至水中产生脉宽约为1 ps的白光,利用此白光作为光源对周期条纹结构成像。改变两光束间的延迟时间,可得到飞秒激光诱导周期条纹结构在不同时间尺度的图像。通过观察发现,当激光脉冲能量大于材料单脉冲烧蚀阈值时,经3个飞秒脉冲照射后,能够产生规则的周期条纹结构,条纹垂直于激光偏振方向,周期约为500 nm。在时间尺度上,800 nm飞秒脉冲照射后,材料表面反射率增强,说明由于飞秒脉冲照射激发了材料表面等离子体的产生。约20 ps后,条纹开始出现;之后随着条纹长度、深度的增加,约70 ps后,能够观察到较清晰的周期条纹;经比较,在飞秒脉冲照射后约600 ps时,周期条纹形状与材料表面凝固后所产生的条纹结构基本相同。这一研究对飞秒激光诱导表面周期结构的形成机理具有重要的意义。     

高峰值功率光纤脉冲激光系统

报道了一种基于大模场光子晶体光纤放大的高峰值功率飞秒脉冲激光系统。该激光器系统采用光纤啁啾脉冲放大结构,种子源采用重复频率为40 MHz,脉冲宽度为500fs,输出功率为10mW的光纤激光器。利用体布拉格光栅(VBG)将脉冲展宽至500ps,经过多级放大并利用声光调制器降频为500kHz,然后采用大模场纤芯直径为40μm和85μm光子晶体光纤作为功率放大器,最后采用VBG压缩脉宽至767fs,得到平均功率为104 W的激光输出,其中心波长为1030nm,实现了峰值功率为0.271GW的近衍射极限激光功率输出。     

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.     

基于多层薄板的全固态高能量飞秒激光脉冲非线性压缩技术

基于掺Yb³⁺光纤和掺Yb³⁺晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲具有较高的脉冲能量和平均功率,被广泛应用于科研和工业生产;但受Yb³⁺增益介质增益带宽的限制,输出脉冲宽度很难小于300 fs。利用飞秒激光脉冲在多层薄板中的自相位调制效应,分别对基于掺Yb³⁺光纤和掺Yb³⁺晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲进行非线性压缩。通过优化非线性压缩装置的各项参数,实现了对低能量、窄脉宽和高能量、宽脉宽脉冲的非线性压缩,分别获得了脉冲能量为64μJ、脉冲宽度为42 fs和脉冲能量为315μJ、脉冲宽度为79 fs的飞秒激光脉冲输出,第一级非线性压缩效率均超过80%,整体压缩效率分别为53%和65%。     

有光纤消除光脉冲啁啾与光孤子传输的直接观察

本文采用正常色散光纤对对准开关型（ＧＳ）的光孤子源所带的红移啁啾进行补偿，获得接近变换极限的类孤子脉冲，并成功地观测到随功率增加输出脉宽下降的非线性孤子效应。     

走向阿秒脉冲

你希望在哪个学科能看到当前最快的记录过程呢？结果将是令人惊讶的，因为那既不是电子学，也不是原子物理，而是光学。在过去的十年中，已经成功地产生了脉宽短于10fs的激光脉冲。飞秒脉冲激光已经为一些分子过程，如反应动力学，提供了前所未有的观察手段。到目前为止，对脉冲激光的绝大多数的研究都集中在波长为可见或红外的波段。在这个波长范围内，光波完成一次振荡的时间一般为3fs，因此目前一个宽度为5fs的激光脉冲包含的完整激光周期还不到两个。但是要想获得更短的激光脉冲将会有本质的困难，因为光是以振荡的电磁波传播的，它的脉…     

用光纤消除光脉冲啁啾与光孤子传输的直接观察

本文采用正常色散光纤对增益开关型（ＧＳ）的光孤子源所带的红移啁啾进行补偿，获得接近变换极限的类孤子脉冲，并成功地观测到随功率增加输出脉宽下降的非线性孤子效应。     

深紫外飞秒激光脉宽测量

为准确测量193 nm深紫外飞秒激光的脉冲宽度，基于氟化钙的双光子荧光效应，设计并搭建了用于紫外飞秒激光脉冲的脉宽测量系统。双光子荧光信号强度与入射激光光强的平方依赖关系证明了获得双光子荧光信号的可靠性。利用插入法进行了CCD探测系统的数值标定，获得单像素对应的时间尺度为7.35 fs。单脉冲测量下，得到193 nm深紫外飞秒激光的脉宽为476.1 fs，与利用光谱法进行测量计算得到的结果基本吻合。