空气中激光等离子体通道的三次谐波辐射研究

对超强飞秒激光脉冲在空气中形成的长等离子体通道的三次谐波辐射进行了研究．实验研究发现三次谐波的转换效率在通道范围内基本保持不变.还对等离子体通道锥角辐射中的三次 谐波的辐射角进行了研究，结果表明其辐射角接近6mrad，与理论计算结果符合得很好． 关键词： 三次谐波 等离子体通道     

超短脉冲强激光在空气中的传输

超短脉冲强激光在空气中传输时由于非线性克尔自聚焦效应会使激光光束聚焦，造成空气的离化而形成等离子体，等离子体对激光光束又会产生散焦作用，这两种过程的动态平衡可以形成很长的等离子体通道，从而产生一系列复杂而有趣的现象．文章对通道形成的机理、锥角辐射、超连续谱和三次谐波的产生进行了阐述，并介绍了目前等离子体通道形成的几种理论模型．文章还对通道内的各种复合和辐射机制进行了分析．     

飞秒强激光与欠稠密等离子体相互作用中的二次谐波辐射

对超短超强激光脉冲 (45fs,6× 10 17W /cm2 )与光致电离氦气形成的欠稠密等离子体相互作用中的二次谐波辐射进行了实验研究。测量了多种打靶强度的飞秒激光脉冲与不同气体密度氦气相互作用的二次谐波光谱 ,得到在欠稠密等离子体中二次谐波辐射与打靶激光能量的关系 ,分析了产生二次谐波辐射产生的物理机制 ,在考虑了强短脉冲激光电离气体产生的等离子体径向电子密度梯度因素 ,基于非线性作用过程的理论预期曲线与实验结果较好地吻合     

载波相位对超短脉冲谐波谱的影响

数值计算了线偏振的超短激光脉冲(脉冲持续时间为两个光学周期)与一维模型原子相互作用产生的高次谐波发射功率谱. 研究表明,当载波相位发生变化时,超短脉冲谐波谱的截止频率也随之改变,而且在特定相位下,谐波谱出现了明显的双平台结构. 对此,采用半经典的“三步”模型给出了合理解释,并利用小波时频分析方法证实“三步”模型可以准确预言超短脉冲谐波谱的截止频率. 关键词： 高次谐波 超短脉冲 载波相位     

超短脉冲强激光与固体靶作用产生的高次谐波红移

用一维粒子模拟程序研究了超短脉冲强激光与超临界密度等离子体平板作用产生的高次谐波。分析了振荡镜面模型所不能解释的伴随高次谐波出现的频率红移现象。通常激光与固体靶作用中的高次谐波是由于激光从振荡靶面的反射产生的.除此之外，相对论光强的激光与固体靶作用还应考虑光压对靶的烧蚀推进作用，这时激光相当于从一个移动的振荡靶面反射，所以产生了带有红移的高次谐波. 关键词： 红移 超短脉冲强激光 高次谐波 粒子模拟     

空气中激光等离子体通道的三次谐波光谱特性研究

对不同条件下强激光在空气中形成等离子体通道的三次谐波光谱特性进行了研究。单脉冲能量12 mJ,脉宽30 fs,重复频率10 Hz,中心波长795 nm的飞秒激光脉冲经0.5 m焦距的凹面镜聚焦,在空气中形成了等离子体通道, 并在前 向观测到谱线半峰全宽（FWHM）为15 nm的三次谐波。随着脉冲啁啾的变化,三次谐波的光谱出现红移或兰移,当激光脉冲附带+1.3×105fs2的二阶色散时,三次谐波谱线红移且谱峰强度增长了两倍。同时 ,通过改变可编程声光色散滤波器（AOPDF）光谱调制的位置（Hole position）,三次谐波的光谱也发生频移。     

初始位相对超短脉冲强激光场高次谐波辐射的影响

过求解含时Schrdinger方程,用加窗Fourier分析的方法,从理论上分析了入射激光场的初始位相对超短强激光场高位谐波辐射的影响．发现相对于较长的入射激光脉冲其激光场初始位相对超短脉冲高次谐波辐射的影响非常显著,对这一问题作了比较详细的探讨. 关键词：     

对超短脉冲激光引雷产生的等离子体通道的特性分析

 利用隧道电离诱导闪电模型,对超短脉冲激光在大气中产生弱等离子体通道的电阻和阈值强度进行了分析和计算。结果显示：强度为10¹⁴ W/cm²量级的超短脉冲激光产生的气体等离子体通道有较好的导电性,所需激光能量很小, 说明在该模型下激光能量的利用效率很高。     

相对论圆偏振激光与固体靶作用产生高次谐波

超短超强激光与固体靶表面等离子体相互作用可以通过高次谐波的方式产生从极紫外到软X射线波段的相干辐射,获得飞秒甚至阿秒量级的超短脉冲,可用于观测原子或分子中的电子运动等超快动力学过程.本文实验研究了相对论圆偏振飞秒激光与固体靶相互作用的高次谐波产生过程,实验结果表明,在较大入射角下,圆偏振激光也可以有效地产生高次谐波辐射.通过预脉冲控制靶表面的预等离子体密度标长,发现高次谐波的产生效率随密度标长的增加而单调下降.进一步通过二维粒子模拟程序,分析了激光的偏振以及预等离子体密度标长对高次谐波产生的影响,很好地解释了实验观测结果.     

超强激光驱动天线靶的太赫兹辐射物理特性研究

利用激光与等离子体相互作用产生超强太赫兹辐射的研究成为国内外研究的热点。基于Smith提出的线形天线辐射理论,对超强超短激光脉冲驱动天线靶产生太赫兹的辐射特性进行研究,建立了完备的辐射空间分布和频谱空间分布表达式。利用激光脉冲长度与天线长度的比值对辐射场分布的影响,讨论了固定天线长度时的最佳激光脉冲长度,以及固定激光条件时,天线长度对辐射场的频谱和空间分布的调制作用。理论分析结果表明,激光脉冲长度决定了辐射频率范围,激光脉冲长度与天线长度的比值决定了辐射场峰值的方向和频谱分布,为设计合理实验方案提供理论依据。     

Spectral dynamics studies on the supercontinuum channel of femtosecond laser pulses propagation in air

We present the spectral dynamics investigations of supercontinuum generation from 2.6 TW femtosecond laser pulses propagation in air. The measured spectra in the supercontinuum channel show a large amount of oscillating structure, which is mostly contributed from four-wave mixing, stimulated Raman scattering and the electronic mechanism self-phase modulation. The temporal coherence length is almost the same as 0.45 ps for each spectral component with the same spectral width of supercontinuum that is confirmed with a Michelson interferometer. The spatial coherence property of supercontinuum is measured by a Young’s double slit diffractometer, which demonstrates that supercontinuum preserves a transverse coherence of about 144 μm because of the divergence of the supercontinuum channel. PACS  42.62.Fi; 42.68.Ay; 43.25.Jh     

光子晶体光纤反常色散区抽运产生超连续谱的相干特性分析

使用复互相干度的定义对超连续谱的相干性进行了数值计算,得到了不同功率抽运情况下的脉冲谱展宽以及超连续谱相干性的变化.结果表明孤子自频移以及色散波辐射是抽运波长位于光纤反常色散区情况下超连续谱展宽的主要物理机理,而超连续谱的相干性则主要受到调制不稳定性的影响.调制不稳定性放大抽运脉冲自身携带的随机噪声,使得非线性效应产生的光谱成分具有随机的相位与幅度,引起超连续谱相干性的下降. 抽运功率越高, 调制不稳定性增益越高,噪声对超连续谱产生的作用越强, 超连续谱的相干性越差.要获得高相干的超连续谱, 需采用峰值功率较小的脉冲进行抽运.要获得大谱宽高相干的超连续谱, 则需要合理选择抽运脉冲功率.     

Continuous-wave supercontinuum laser based on an erbium-doped fiber ring cavity incorporating a highly nonlinear optical fiber

We experimentally demonstrate a novel erbium-doped fiber based continuous-wave (cw) supercontinuum laser. The laser has a simple ring-cavity structure incorporating an erbium-doped fiber and a highly nonlinear dispersion-shifted fiber (HNL-DSF). Differently from previously demonstrated cw supercontinuum sources based on single propagation of a strong Raman pump laser beam through a highly nonlinear fiber, erbium gain inside the cavity generates a seed light oscillation, and the oscillated light subsequently evolves into a supercontinuum by nonlinear effects such as modulation instability and stimulated Raman scattering in the HNL-DSF. High quality of the depolarized supercontinuum laser output with a spectral bandwidth larger than 250 nm is readily achieved.     

在色散渐减光子晶体光纤中产生超连续谱的实验研究

本文利用非线性偏振锁模激光器产生的重复频率50 MHz, 脉宽为1.8 ps的脉冲分别抽运外径均匀和色散渐减两种高非线性光子晶体光纤, 在三阶非线性效应 (自相位调制、交叉相位调制、四波混频和受激拉曼散效应等) 和色散共同作用下得到扩展至蓝光部分的超连续谱. 模拟了光谱在色散渐减光纤和均匀光纤中的展宽过程, 通过对比均匀光纤发现色散渐减光纤在调控色散, 加强拉曼孤子和色散波的群速度匹配条件, 产生超带宽光谱方面具有很大优势. 实验利用20 m长的色散渐减光纤, 得到了406.1至671.8 nm的可见光波段增强的较为平坦的超连续谱. 关键词： 超连续谱 色散渐减光子晶体光纤 群速度匹配 非线性效应     

Influence of the initial chirp on the supercontinuum generation in silicon-on-insulator waveguide

We propose a practical method to broaden the bandwidth of supercontinuum generated in silicon-on-insulator (SOI) waveguide by controlling the initial chirp of inputting femtosecond pulses, which has the main impact on the initial stage of the spectral broadening caused by the self-phase modulation (SPM) effect. The numerical results show that the bandwidth and flatness of the supercontinuum generated in SOI waveguide are sensitive to the initial chirp of inputting femtosecond pulses, the supercontinuum bandwidth can be remarkably enhanced by inputting positive chirp femtosecond pulses with a decreased propagation distance required by soliton fission, and the maximum bandwidth of supercontinuum can be increased to 1500 nm.     

Supercontinuum generation using continuous-wave multiwavelength pumping and dispersion management

We experimentally demonstrate that continuous-wave supercontinuum generation in optical fibers can be significantly enhanced by using both multiwavelength pumping and dispersion management. We show by detailed spectral analysis that continuum enhancement is achieved mainly through a combination of Raman-assisted modulation instabilities, soliton compression, and dispersive wave generation. With this technique, an 800 nm wide (from 1.2 to 2.0 microm) 2 W supercontinuum source is reported that uses a three-wavelength pump and a dispersion-tailored four-optical fibers arrangement.     

White-light supercontinuum generation with 60-ps pump pulses in a photonic crystal fiber

The generation of a spatially single-mode white-light supercontinuum has been observed in a photonic crystal fiber pumped with 60-ps pulses of subkilowatt peak power. The spectral broadening is identified as being due to the combined action of stimulated Raman scattering and parametric four-wave-mixing generation, with a negligible contribution from the self-phase modulation of the pump pulses. The experimental results are in good agreement with detailed numerical simulations. These findings demonstrate that ultrafast femtosecond pulses are not needed for efficient supercontinuum generation in photonic crystal fibers.     

亚纳秒光脉冲抽运光子晶体光纤产生的瓦级超连续谱

研究了亚纳秒脉冲抽运光子晶体光纤产生高功率超连续谱的机理.采用掺镱锁模光纤激光器产生的脉宽570ps光脉冲,抽运1.8m光子晶体光纤,得到了平均功率为1.15W、光谱覆盖范围为750nm的超连续谱.通过实验和模拟结果的对比和分析,证实了亚纳秒脉冲抽运1.8m PCF产生超连续谱时,调制不稳定性效应起了重要作用.在研究了不同抽运功率下输出的超连续谱变化后,发现随着抽运功率的提高,输出功率也更高且超连续谱覆盖波段也更宽,在瓦级输出功率下依然未达到饱和展宽状态,还有进一步提高功率和展宽光谱的空间.     

Broadband self-pulsating fiber laser based on soliton self-frequency shift and regenerative self-phase modulation

We demonstrate experimentally and numerically the operation of a self-pulsating fiber laser based on the cascaded effects of soliton self-frequency shift and self-phase modulation spectral broadening. The combination of those two effects triggers and sustains the propagation of picosecond pulses in the cavity. At one of the outputs, the laser emits a supercontinuum with spectral width in excess of 150 nm at the repetition rate of 95 kHz.     

飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输和超连续谱产生

采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中非线性传输和超连续谱的产生. 计算和分析了高阶色散和非线性效应对超连续谱形状和带宽的影响. 结果表明在光子晶体光纤中产生了孤子自频移现象. 同时也发现脉冲内拉曼散射和自相位调制的联合作用导致了超连续谱中精细结构的出现. 另外，还发现高阶色散和初始光脉冲的峰值功率对超连续谱的带宽和平滑也有直接影响. 关键词： 光子晶体光纤 孤子自频移 超连续谱