大信号增益区的宽带OPCPA系统特性分析

 利用大啁啾信号光脉冲的光谱在时域内的分布特点，采用四阶龙格-库塔算法对宽光谱的光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）激光器特性进行了数值分析。以LBO晶体为增益介质，信号光脉冲宽度取100 ps、啁啾系数为1 000，中心波长为800 nm；泵浦光的中心波长为532 nm，脉宽为100 ps。数值计算结果表明：信号光的非线性相位变化的中心部分为线性分布区，且随增益饱和的程度增大而增大；系统的功率转换效率有准振荡结构，且其第一个极值点为系统能量最大的转换率点；随着系统进入增益饱和区，压缩光脉冲的对比度明显降低，预脉冲长度显著增大。     

飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形测试技术

飞秒激光在激光核聚变、卫星精密测距、激光微加工等领域具有重要的应用前景,同时也是产生太赫兹波的主要泵浦源。介绍了国内外飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形的测试方法,比较了自相关法、频率分辨光学快门法、光谱相位相干直接电场重构法的优缺点。自相关法具有脉宽测量范围广、结构简单等特点,但不具备脉冲波形测试能力。光谱相位相干直接电场重构法对待测激光光束质量要求较高, 不适合大量程范围激光脉宽快速测量。为满足10 fs~5 ps大量程范围超短激光脉冲宽度和脉冲波形的测试需求,采用自相关法及二次谐波频率分辨光学开关法研制飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形测试仪,时间分辨率优于2 fs。     

可控制变频率微片激光器

 用20 W光纤耦合LD作为泵浦光源，对Nd^{3+sup>:YVO_{4/sub>微片进行了增益开关实验，获得了可控制变重复频率（1 Hz～25 kHz）的调Q激光输出。输出脉冲激光的宽度为16 ns，输出的峰值功率在几W。从速率方程出发进行了增益开关理论研究，通过数值解，分析了输出激光特性：当泵浦电流高于产生单脉冲的电流时，增加泵浦电流将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出；增加泵浦脉宽，将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出，泵浦脉宽越大，子脉冲个数越多；当增加重复频率时，输出与泵浦激光重复频率完全一致的激光脉冲，但也将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出。}}     

光子晶体光纤中超连续谱产生的理论与实验研究

研究了光子晶体光纤中超连续激光光源的产生机理.利用非线性偏振旋转技术产生的中心波长为1 556.0 nm的飞秒光脉冲作为泵浦光源,在69 m长的高非线性光子晶体光纤中,得到了20 dB带宽约为140 nm的超连续谱;采用实验和数值模拟方法,研究了不同泵浦功率下超连续谱形成的过程.结果表明,在不同的泵浦功率下,超连续谱的形成机理不同,在各种非线性效应的共同作用下,泵浦光脉冲的峰值功率越高,得到超连续谱的带宽越宽,实验与数值模拟结果一致.另外,要想获得平坦的宽带超连续谱,必须选择合适的光纤长度.     

飞秒抽运随机激光输出波形的可控性研究

本文基于随机激光的时域理论,研究了飞秒脉冲抽运下二维随机激光的辐射特性,并着重讨论了抽运脉冲的峰值强度、脉宽和脉冲波形对辐射光时域波形的影响.结果表明, 辐射光的时域波形强烈依赖于抽运光脉冲的参数,通过调整抽运方式可以控制辐射光的输出波形.数值模拟结果为研究随机激光输出波形的可控性技术提供了理论依据. 关键词： 激光物理 随机激光器 飞秒抽运 脉冲波形     

参量荧光脉宽的理论与实验研究EI北大核心CSCD

参量荧光是基于光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术的光参量放大器的本征量子噪声。它不具备与主激光相同的时域啁啾特性,在压缩器中形成不可压缩的脉冲底座,降低了激光脉冲的信噪比。在小信号增益情况下,基于解析公式给出了不同抽运波形、不同增益、不同系统带宽和啁啾率情况下参量荧光脉宽的演化规律。结果表明:单级放大器输出荧光脉宽正比于抽运光脉宽;荧光脉宽随着增益的增大而变小;增益一定的情况下,荧光脉宽随着超高斯波形阶数的增大而变大。对OPCPA系统而言,展宽-压缩系统对荧光存在色散展宽的作用,其最终输出荧光脉宽与系统带宽、啁啾率紧密相关。基于拍瓦OPCPA(PW-OPCPA)实验平台进行了相关的验证实验,实验结果与理论具有良好的一致性。     

同步泵浦PML飞秒激光研究

采用CW锁模YAG倍频激光器同步泵浦PML飞秒染料激光器,产生了平均脉宽约55fs、功率为15mW的光脉冲。文章在理论和实验上还研究了同步泵浦飞秒激光脉冲产生技术。     

金属纳米薄膜微尺度热输运过程实验研究

本文应用飞秒激光泵浦-探测技术对金属纳米薄膜微尺度能量输运过程进行了研究.在此系统中,我们采用低能量密度泵浦光进行加热,测量了纳米金膜在一个脉宽为140fs的激光脉冲作用后,其非平衡电子温度在几个皮秒内随时间的变化.分别用一步抛物模型、两步抛物模型以及双相滞模型和实验结果进行了对比.结果表明,实验结果和两步抛物模型数值模拟结果吻合良好.     

飞秒激光脉冲的高效率放大研究

介绍了采用多通放大的飞秒脉冲掺钛蓝宝石激光放大系统,分析讨论了提高放大效率及缩短脉冲宽度的技术方法。在仅用能量２９０ｍＪ的倍频Ｎｄ：ＹＡＧ激光泵浦下,得到了输出峰值功率大于１．４ＴＷ、脉宽２５ｆｓ、重复频率１０Ｈｚ的超短超强激光脉冲。     

飞秒激光脉冲的高效率放大研究

 介绍了采用多通放大的飞秒脉冲掺钛蓝宝石激光放大系统,分析讨论了提高放大效率及缩短脉冲宽度的技术方法。在仅用能量290mJ的倍频Nd:YAG激光泵浦下,得到了输出峰值功率大于1.4TW、脉宽25fs、重复频率10Hz的超短超强激光脉冲。     

Accurate characterization of complex pulses by delay-controlled fringe-free interferometry of spectral high-resolution technique

We discuss the disadvantage in conventional Spectral Phase Interferometry for Direct Electric-field Reconstruction (SPIDER) technology in complex femtosecond pulse measurement. An improved version of conventional technology named DC-FISH is presented, where single replica of the unknown pulse upconverts synchronously with two frequency-shifted narrow-banded long pulses. The spectral phase of the unknown pulse can be directly calculated from the fringe-free spectra with the introduction of a suitable small delay between the upconverted pulses. The numerical simulation results are achieved to identify a higher efficiency and lower requirements on measurement in novel approach.     

与794nm飞秒激光精确同步的无直流背底的1064nm脉冲光的产生

基于非共线光参量放大(NOPA)，以宽带794nm飞秒激光的倍频光为抽运光，以连续的He-Ne激光为信号光，产生了与宽带794nm飞秒激光精确同步的无直流背底的1064nm的脉冲光.实验结果显示该1064nm的光脉冲可作为光参量啁啾脉冲放大系统的抽运激光链的种子光，从而实现用全光学方法实现OPCPA系统抽运光和信号光的精确同步.还将非共线光参量放大器置于经特殊设计的He-Ne激光腔内，也同样成功得到了无直流背底的1064nm的光脉冲.经一次光参量放大后所得到的1064nm光的光谱和空间啁啾特性与非共线光参量放大器置于He-Ne激光腔外时得到的1064nm的光脉冲相同，而其单脉冲能量约为腔外NOPA的10倍. 关键词： 非线性光参量放大 光参量啁啾脉冲放大 时间同步     

高强度飞秒激光脉冲在空气中的自压缩

利用高重复频率（1kHz）、吉瓦级飞秒激光脉冲实验验证了高强度飞秒脉冲在空气中的自 压缩现象，研究了入射脉冲在不同初始啁啾情况下经空气中聚焦成丝后，时域及频域特性随 入射脉冲能量的变化规律.实验结果表明，在无需后继色散补偿情况下，高强度飞秒脉冲仅 通过在空气中的非线性传输过程就可以实现脉冲压缩；在入射脉冲为负啁啾情况下，实验观 察到脉冲光谱及时域宽度同时得到压缩，并可获得比激光源所能提供的更短的近双曲正割型 变换限脉冲. 关键词： 高强度飞秒激光脉冲 自压缩 自聚焦     

Production of picosecond, kilojoule, and petawatt laser pulses via Raman amplification of nanosecond pulses

Raman amplification in plasma has been promoted as a means of compressing picosecond optical laser pulses to femtosecond duration to explore the intensity frontier. Here we show for the first time that it can be used, with equal success, to compress laser pulses from nanosecond to picosecond duration. Simulations show up to 60% energy transfer from pump pulse to probe pulse, implying that multikilojoule ultraviolet petawatt laser pulses can be produced using this scheme. This has important consequences for the demonstration of fast-ignition inertial confinement fusion.     

Parametric amplification of chirped optical pulses under pump depletion

We present simple analytical solutions of coupled wave equations describing chirped pulse parametric amplification under pump depletion. The evolution of the duration and spectrum of amplified pulses in OPA pumped by Gaussian and supergaussian pulses has been investigated both numerically and analytically. Also, the dependence of the energy conversion efficiency from pump to signal was determined for a range of parameter values, and an optimum ratio of signal and pump pulse durations was evaluated.     

Tight focusing of femtosecond elliptically polarised vortex light pulses

This paper studies the tight focusing properties of femtosecond elliptically polarised vortex light pulses. Based on Richards--Wolf vectorial diffraction integral, the expressions for the electric field, the velocity of the femtosecond light pulse and the total angular momentum of focused pluses are derived. The numerical calculations are also given to illustrate the intensity distribution, phase contour, the group velocity variation and the total angular momentum near the focus. It finds that near the focus the femtosecond elliptically polarised vortex light pulse can travel at various group speeds, that is, slower or faster than light speed in vacuum, depending on the numerical aperture of the focusing objective system. Moreover, it also studies the influence of the numerical aperture of the focusing objective and the time duration of the elliptically polarised vortex light pulse on the total angular momentum distribution in the focused field.     

Femtosecond pulse shaping using counter-propagating pulses in a semiconductor optical amplifier

An efficient pulse shaping method using counter-propagating pulses in the femtosecond regime is proposed and investigated. The effects of pump pulse power and pulsewidth on probe pulse are studied in counter-propagation scheme. It is shown that, with the proposed method, output probe pulse temporal and spectral peak shift due to femtosecond nonlinearities can be compensated, while the output pulse is amplified sufficiently. Furthermore, in relatively high power regime, the probe pulsewidth and time-bandwidth product are improved using counter-propagating pump pulse.     

飞秒激光脉冲在正色散固体材料中的自压缩

实验研究了正色散固体介质中的激光脉冲自压缩现象,证明了无需任何外加色散补偿情况下，固体透明介质中的自聚焦传输过程可使高功率飞秒激光脉冲实现时域脉冲压缩，并详细研究了输出脉冲的时域和频域特性随入射脉冲强度的演化规律.实验结果表明脉冲自压缩量随入射脉冲强度的增加呈递增趋势，然而当入射光强增大到足以引起超连续谱及锥形辐射产生时，脉冲时域形状会发生分裂.此外还发现发散光束入射情况下同样可以观察到脉冲自压缩现象. 关键词： 超短激光脉冲 脉冲压缩 非线性传输     

基于交叉偏振波产生的脉冲净化技术研究与应用

本文利用交叉偏振波产生技术(XPW)对800 nm波段钛宝石飞秒激光器输出的激光脉冲进行时域净化, 提高脉冲时域对比度, 并测量验证了10¹¹对比度的脉冲, 达到测量仪器的动态范围极限, 比初始脉冲时域对比度有三个量级的提高, XPW的效率为22%. 同时发现净化后脉冲光谱宽度也得到一定展宽, 进一步利用啁啾镜对和补偿片对净化后的脉冲进行色散补偿, 得到25 fs脉宽的脉冲. 利用该净化后的激光脉冲作为种子注入已有的太瓦级钛宝石啁啾脉冲放大系统中, 在输出脉冲能量250 mJ, 宽度50 fs, 对应峰值功率5 TW的情况下, 在主脉冲前100 ps以外的范围内测量验证了10¹¹的脉冲对比度.