展宽器群速度色散的几何光学方法分析

利用几何光学的方法分析推导了啁啾脉冲放大技术中几种典型光栅展宽器的群速度色散 ,给出了解析表达式。结果与Martinez用Fresnel Kirchhoff积分方法获得的群速度色散一致。     

展宽器中非对称光谱剪切对输出脉冲对比度的影响

在展宽器中,光谱的剪切情况非常重要,它直接影响输出脉冲的质量.以Offner展宽器为例,参照以往建立的光线追迹模型,建立了分析展宽器中光谱剪切的模型.发现当展宽器的参数确定好后,光栅放置的位置对激光脉冲光谱剪切有非常重要的影响.当光栅相对于光轴中心对称放置时,展宽器容许通过的光谱相对于激光中心波长将是非对称分布的,即此时在展宽器中发生的光谱剪切为非对称光谱剪切,在神光II第9路拍瓦激光装置中,这种非对称光谱剪切将使输出脉冲对比度下降一个数量级.为了使展宽器中通过的光谱相对于激光中心波长对称分布,需要将光栅相对于光轴非中心对称放置.     

利用光线追迹法计算展宽器结构参数对色散量的影响

利用光线追迹法，对一种常用光栅展宽器的色散量进行了计算，数值分析了展宽器各组成部分的相对位置发迹对二阶色散及产生像差的影响，为展宽器各元件的精确调节提供了依据。     

光纤色散效应对脉冲展宽的影响

为了研究光通信系统中光纤色散特性对通信系统传输性能的影响,基于单模光纤和多模光纤的色散特性,采用数值模拟计算的方法,对脉冲展宽、光纤内部的偏振模色散、色度色散、波导色散和模间色散的物理机制进行了分析,分别得到了折射率n=1.516和n=1.458的标准单模光纤经过10km传输距离后色散导致脉冲展宽的结果,比较了传输波长在850nm和1310nm时多模光纤的色散效应,通过对不同光源LD(Δλ=1nm)和LED(Δλ=70nm)的比较,分析了光谱宽度对脉冲展宽的影响。结果表明,纯石英光纤在系统传输波长为1.27μm处群速度色散等于0;折射率渐变多模光纤工作在常见的850nm以及1310nm通信窗口时,其模内色散表现为负色散;色度色散和模间色散引起的脉冲展宽随光纤的数值孔径、材料折射率和光源光谱线宽的增大而增大。     

高展宽量八通展宽器的设计制作

在啁啾脉冲放大(CPA)技术中,提高展宽器的展宽量能有效地提高激光器的输出能力,而展宽器的展宽量与其构型及参数设计紧密相关,因此可以通过构型的选取及参数的优化来提高展宽器的展宽量。用光线追迹法导出了单光栅单透镜展宽器构型的设计解析式,利用这些解析式可以进行展宽器参数的优化,在此基础上设计制作了高展宽量的八通展宽器,并利用所研制的展宽器,将中心波长为1053 nm的93 fs脉冲展宽到4.35 ns。在该构型展宽器中,通过控制焦平面反射镜处的光强分布可以较方便地进行光谱整形,在实验中得到了和声光色散滤波器整形后类似的中心凹陷的波形。     

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。     

超短脉冲大气传输展宽及脉冲波形分析

激光通信技术是实现高效通信的重要手段.大气激光通信链路中,大气的散射、吸收和湍流严重制约激光传输质量.分析了激光通信系统中由于大气湍流和色散造成的脉宽展宽,计算了脉宽展宽量与湍流大气折射率结构常数、初始脉宽和传输距离之间的关系;比较了不同发射激光脉宽、不同发射能量下的脉冲波形特性.数值计算及仿真结果表明,激光脉宽随传输距离、大气湍流的增大而增大,长脉宽的超短脉冲激光受大气湍流和色散的影响小,并且脉宽增大,激光功率降低,研究结论对超短脉冲的应用具有一定的意义.     

光参量效应中低阶色散对超短高斯脉冲展宽的影响

以宽度为50 fs的超短脉冲和负单轴晶体CsLiB6O10(CLBO)为例,对非线性光学晶体中低阶群速度色散(GVD)导致的超短高斯脉冲和超高斯脉冲的脉冲展宽进行了理论分析.在光参量相互作用过程中,对初始无啁啾和有啁啾调制的超短高斯脉冲的脉冲展宽机制和因素进行了数值计算,得出群速度色散导致超短脉冲的寻常光比非寻常光脉冲展宽更严重;波长越短,脉冲展宽越大;当晶体长度等于色散长度时,脉冲宽度增加为初始时的2倍,色散长度越短,超短脉冲展宽越明显.     

非线性色散光纤中脉冲展宽的分析研究

本文利用矩方程的方法，对光纤非线性色散的脉冲展宽进行分析研究，给出了均方根脉冲宽度随距离变化的级数表达式，以便在实际应用中根据具体要求，给出不同精度的脉冲展宽值。同时合理与均衡线性、非线性和入射波三者的系数、实现脉冲展宽的相互补偿，减缓脉冲展宽度。     

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。     

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.     

基于YCOB晶体分析信号光脉冲时间特性对光参变啁啾脉冲放大光谱和转换效率的影响

基于YCOB晶体中三波耦合方程理论模型,在抽运光波形和能量、晶体长度相同的条件下,研究信号光的时间波形对光参变啁啾脉冲放大(OPCPA)光谱和转换效率的影响。计算过程中,抽运光和信号光能量分别为45J和500mJ,光斑直径分别为60mm和50mm。抽运光脉宽取3ns,信号光脉宽为1.2ns。数值结果显示,信号光放大后的光谱和转换效率与输入信号光的时间波形有关。1阶高斯型脉冲光谱的半峰全宽(FWHM)得以展宽,由原来的36nm展宽为放大后的61nm,2阶超高斯脉冲频谱展宽为47nm,高斯脉冲的阶数越高,谱宽展宽越小,5阶和5阶以上的高斯脉冲光谱不再展宽,几乎保持原来36nm不变;1阶高斯脉冲的转换效率最高,达到32%左右,2阶高斯脉冲只有25%,8阶以上转换效率基本变化不大,约为19%。信号光脉冲时间特性对OPCPA的光谱输出和转换效率产生很大的影响。     

用于飞秒脉冲激光腔内的啁啾镜的优化设计

介绍了啁啾镜的基本原理和优化设计思想 ,阐述了优化设计的基本过程 ,并通过计算机优化计算了啁啾镜设计。具体分析了影响啁啾镜色散补偿特性的几个主要因素 ,如色散量、色散带宽、膜层数以及膜层的厚度变化对啁啾镜光学特性造成的影响。其中色散量的控制和色散带宽的选择是最重要的优化设计指标     

脉冲啁啾对高次谐波谱影响的理论研究

采用单电子近似和软核势模型 ,通过数值求解一维含时薛定谔方程的方法 ,研究了当脉冲分别带有正、负啁啾的情况下所产生的高次谐波谱的变化。结果表明 ,对于正啁啾脉冲 ,其高次谐波谱将出现分裂 ,而对于负啁啾 ,高次谐波谱呈现展宽的趋势。同时发现 ,在激光脉冲带有很大的啁啾的情况下 ,无论是正啁啾还是负啁啾 ,都会使谐波峰分裂成多个更加细小的谱峰     

啁啾脉冲放大技术

非线性效应使激光光强限制在１０９ Ｗ／ｃｍ２ 量级。在过去十年间,各国科学工作者利用啁啾脉冲放大技术（ＣＰＡ 技术） 将激光光强提高到１０２０ Ｗ／ｃｍ ２ 量级。文章就ＣＰＡ 技术中的短脉冲放大,展宽／ 压缩比的调节及大光谱脉冲的放大等问题作了具体讨论。最后,还以惯性约束核聚变（ＩＣＦ） 点火器为例,讨论了超高光强激光的应用。     

啁啾光脉冲在高阶色散控制光纤链中的稳定传输

基于一种二阶和三阶色散补偿的光纤级联系统模型 ,用数值法对啁啾皮秒光脉冲作了传输模拟。结果表明 ,完全补偿的高阶色散控制系统消除了三阶色散所引起的脉冲边沿部的振荡 ,减弱了脉冲峰的时间移动 ;另外 ,在确定的配置下 ,给输入脉冲附加一最佳的频率啁啾 ,可使得色散控制孤子稳定传输。脉冲宽度和啁啾以及光强度都围绕在初始值附近波动 ,在每个补偿周期末端 ,基本恢复到初始值 ;最佳啁啾的选取与二阶色散的配置有关 ,与三阶色散的配置无关 ;文中画出了 10 0Gbit/s码率的 64位随机高斯光脉冲序列在完全补偿系统中传输 10 0 0 0km后的眼图。由清晰的眼图可知 ,这种完全补偿系统减弱了脉冲之间的相互作用