飞秒级超短脉冲光参量转换效率及脉冲特征计算

建立了超短脉冲光参量产生过程的理论模型,数值求解耦合波方程组,研究了在飞秒 级超短脉冲的光参量产生过程中,泵浦光的强度和脉宽对转换效率、输出脉冲的宽度和不对称度的影响。结果表明:泵浦光越强,光参量产生的转换效率越高,同时脉宽的压窄效应越明显;泵浦光的脉宽越窄, GVM参数和IGVD参数就越大,导致转换效率下降,同时引起输出脉冲的脉宽变大和波形的对称性变差。     

中红外大能量高功率周期量级光学参量啁啾脉冲放大的发展及应用（特邀）

近十年来,超强超短脉冲是激光光学发展的一个重要趋势。尤其是在中红外（MIR）波段,由于中红外波长具有更大的有质动力并且其光谱范围几乎包含了所有分子“指纹”共振峰,这使得中红外激光的研究在强场物理、中红外光谱学、材料加工以及生物医学研究等领域中至关重要。目前已经有许多比较成熟的激光技术可以对脉冲进行整形、放大,例如差频（DFG）、啁啾脉冲放大（CPA）、光学参量放大技术（OPA）以及光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）等。利用OPCPA技术具有的高放大增益、高信噪比、宽增益带宽的优点在高非线性系数的非线性晶体中进行脉冲放大已经成为当前获取超强超短中红外脉冲的主要手段之一。文中总结了利用OPCPA技术在2~20 μm波长范围内产生和放大MIR少周期脉冲的研究进展,并对其在强场物理、分子频谱探测以及生物医学方面的应用进行了简要的阐述。     

小型化超宽带光学参量啁啾脉冲放大系统的研究

光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术将是替代CPA技术而产生脉宽更短、峰值功率更高脉冲激光的最新技术．目前超短超强脉冲激光技术发展的方向是采用OPCPA技术建立高柬质、高效率、脉宽小于30fs的峰值功率大于TW的小型化台面超短超强脉冲激光系统．     

中红外超强超短激光研究进展（特邀）

近年来,可调谐中红外新波段超强超短激光的出现与迅速发展,开辟了强场物理领域中迄今仍很少探索过的参量空间,为开拓超强超短激光与物质相互作用的新物理、新效应及新应用提供了新机遇。文中总结了中红外超强超短激光近年来的发展趋势与研究方向。针对光参量放大、光参量啁啾脉冲放大、中红外脉冲后压缩以及中红外新型光场调控技术4个研究方向,较全面地分析各自的国内外研究现状,并对未来中红外超强超短激光的发展趋势进行了展望。     

中红外飞秒双谐振光参量振荡器的腔长调谐（特邀）

超快双谐振光参量振荡器（DRO）在宽带中红外频率梳产生、中红外超短脉冲产生等领域有较大的应用前景。由于信号光与闲频光均在腔内振荡,DRO呈现出很多同单谐振光参量振荡器（SRO）所不同的工作特性。其中,在简并附近的腔长调谐特性是DRO中最具有代表性的特点。随着腔长的改变,DRO会在非简并、近似简并以及完全简并态之间切换状态。为具体分析腔长调谐对简并附近DRO工作状态的作用,文中基于数值仿真,对常用泵浦条件下,低色散飞秒泵浦DRO的腔长调谐特性进行了系统的研究与总结,并对相关特性的产生原因进行了理论分析。     

新型宽带超短脉冲参量放大技术

近年来，非共线参量放大技术由于其特殊的几何结构，可以抵消群速度失匹，在宽带超短脉冲放大中得到了飞速的发展。这里，我们将介绍一种基于调制不稳的新型的宽带超短脉冲参量放大技术．     

拍瓦级光参量啁啾脉冲放大系统中光参量相位演化研究

在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中,光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置（SILEX-II）的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明,通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs2,三阶色散高达5782 fs3,在未补偿光参量相位的情况下,压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距,补偿了光参量相位的群延迟色散,将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导,同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10～100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。     

一种飞秒中红外激光脉冲的产生方法

由于能极型固体增益介质的缺乏,利用增益介质的能阶特性直接产生中红外激光相对困难。设计了基于非线性频率变换的光参量放大法来产生中红外激光脉冲。利用发展成熟的高峰值功率近红外激光,产生精准同步的泵浦光和信号光。利用KTP晶体的非线性效应进行光参量放大,得到中红外波段的激光脉冲。实验结果表明:产生的中红外闲频光中心波长为3200 nm,脉冲能量14.9 μJ,脉冲宽度47 fs。     

啁啾脉冲光学参量振荡器及宽谱中红外激光的产生（特邀）

宽谱中红外激光光源在红外显微光谱学、环境监测、医疗诊断以及超短脉冲产生等领域有着广阔的应用前景和急迫的需求。聚焦同步泵浦光学参量振荡器（SPOPO）的输出光谱带宽,提出了一种能够有效消除泵浦脉冲宽度对于SPOPO宽谱输出性能的限制的运转模式,即啁啾脉冲光学参量振荡器（CPOPO）。提出并介绍了基于自相位调制（SPM）效应和采用啁啾准相位匹配（CQPM）晶体这两种CPOPO的具体技术方案。基于周期极化铌酸锂（PPLN）晶体成功实现了以宽谱啁啾脉冲运转的CPOPO,最终分别获得了覆盖2.9~4.1 μm （约30 THz）、功率为92 mW和2.9~5.0 μm （约44 THz）、功率为64 mW的宽谱中红外激光输出。     

同步脉冲诱导的高功率中红外差频产生技术（特邀）

提出并实验探究了基于同步脉冲诱导的中红外差频产生技术,利用高速光电探测器将泵浦光脉冲转换为超短电信号,使其驱动宽带的幅度调制器,作用于可调谐连续激光器上,从而实现双色脉冲的稳定时域同步。利用了同步脉冲诱导的非线性差频过程,有效降低了光参量下转换的泵浦阈值,能够获得瓦量级的中红外超短脉冲输出,最大泵浦光转换效率达60%,且中心波长在3000~3175 nm范围内可调谐。得益于全保偏光纤架构,平均功率的不稳定度(STD/MEAN)在1 h内低至0.07%,展现了优异的长期稳定性。此外,该方案利用光-电-光高速调制实现高精度脉冲同步,免除了复杂的反馈电路,具有结构简单、即插即用、鲁棒性强的特点,为拓展中红外光源在野外的应用奠定了基础。     

飞秒光参量放大技术原理及应用

飞秒光参量放大技术是一种获得宽带飞秒脉冲的有效手段.首先介绍了飞秒光参量放大技术的基本原理,并通过数值模拟显示了群速度失配及位相失配对信号转换过程的影响.数值计算结果表明:群速度失配及位相失配会导致转换效率下降,群速度失配还会导致脉冲发生畸变.其次,综述了该技术在超短脉冲特别是周期量级脉冲产生方面的研究进展,并介绍了Baltuska等设计的可以产生3.9 fs脉冲的非共线光参量放大装置.其中,详细讨论了超连续白光注入源、泵浦光角色散以及晶体选择三方面内容.最后介绍了该技术在高能飞秒脉冲产生方面取得的最新研究进展.     

级联光参量振荡与放大技术研究进展

高性能中红外激光源在科研、民用及军事对抗等领域具有重要的应用价值。级联光参量振荡与放大技术可以显著提高抽运光子利用率,是获取高转换效率、高光束质量和系统高度集成中红外激光的有效方式。介绍了级联光参量振荡与放大技术的基础理论、典型结构以及常用非线性光学晶体,评述了级联光参量振荡与放大技术的研究进展,分析了级联光参量振荡与放大技术在非线性晶体制备、废热管理和镀膜工艺等方面面临的挑战,并对这项技术的发展趋势进行了展望。     

纳秒量级光参量放大技术研究进展

基于非线性频率变换技术的中红外固体激光器,受限于光学晶体的损伤阈值、镀膜工艺和逆转换效应,输出功率相对较低,而光参量放大技术可以有效改善这个问题。介绍了光参量放大技术的典型结构、特点以及常用光学晶体,评述了光参量放大技术提高纳秒量级中红外固体激光器输出功率的研究进展,分析了光参量放大技术在提高纳秒量级中红外固体激光器输出功率方面面临的挑战。     

MgO∶LiNbO_3晶体中超短中红外非共线相位匹配光参量放大过程角度的优化选择

计算了MgO∶LiNbO3中超短中红外光参量放大(OPA)过程中晶体的相位匹配角与非共线角的优化选择。结果表明,对于800nm波长的抽运光,信号光波长为1053nm时,非共线角α优化在1.74°~2°之间;当信号光波长在1046~1067nm内变化时,α在1.05°~2.18°之间,并且当信号光波长为1057nm,α=1.76°时,可实现三波间群速度的完全匹配。同时还得到了抽运光中心波长在780~810nm之间变化时,实现完全群速度匹配时的注入信号光波长与对应的中红外光以及相应的非共线角与相位匹配角。     

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)...     

中红外磷锗锌光参量振荡器的参量对比与分析

对国内外中红外磷锗锌光参量振荡器(ZGP-OPO)的参数进行了对比与分析,包括ZGP-OPO晶体尺寸、泵浦源、相位匹配方式、谐振方式、腔形、阈值、中红外输出等方面,并指出国内外中红外ZGP-OPO技术发展方向。