超短激光脉冲测量技术的发展

 自从60年代中期实现固体激光器的锁模以来,激光脉冲的宽度经历皮秒(ps,10-12秒)、飞秒(fs,10-15秒)量级,目前已向阿秒(as,10-18秒)量级进军。超短激光脉冲自诞生以来一直朝着更短更强及波段更宽的方向发展。超短激光脉冲为人类提供了强有力的研究超快现象的手段,应用领域日趋扩大。作为评价和应用超短脉冲的前提,测量技术和超短脉冲的产生技术本身具有同等的重要意义。纵观超短激光脉冲测量技术的发展历史,其进步与超短激光脉冲产生技术的发展是分不开的。因此研究超短激光脉冲测量技术,完整准确地了解脉冲的宽度、相位及形状信息,是超快技术研究中非常重要的内容。     

时域超短脉冲光栅记录和读取的研究

为实现超短脉冲信号的重现或整形,从理论上推导了时域超短脉冲光栅的记录和读取,并结合高斯型脉冲分布,讨论了信号脉冲、参考脉冲和读出脉冲宽度不同时的衍射结果,提出了利用超短脉冲全息实现超短脉冲信号的重现或整形等功能的方法.结果发现,长信号脉冲和短参考脉冲干涉记录全息后,如果用足够短的脉冲读取,衍射完全再现了原输入信号脉冲.但是在读出脉冲带宽接近于信号带宽时,衍射波频谱宽度有一定程度减小.     

基于单模光纤的交叉相位调制型频率分辨光学开关超短脉冲测量

利用单模光纤中的光弹效应和交叉相位调制(XPM)效应,提出了一种频率分辨光学开关法测量超短脉冲的新方案.在本方案中,单模光纤的前一部分产生可变延迟,后一部分作为非线性介质产生非线性效应.该方案只需一根单模光纤,无须复杂的光路校准,结构简单,损耗低;光纤中的XPM效应易发生,无须相位匹配.对提出的方案进行了数值模拟,采用基于矩阵的主元素广义投影算法,恢复出待测脉冲的幅度和相位信息,并研究了光纤长度和待测超短脉冲的脉冲宽度对测量结果的影响.结果表明:测量准确度随着光纤长度的增加而提高,选取长度为2 km的光纤,就可以实现对超短脉冲的准确测量;本文方案适用于脉冲宽度不小于80 fs的超短光脉冲的测量.     

超短辛格高斯脉冲光束的频谱性质

给出了自由空间中超短辛格高斯脉冲光束在频率域传输的方程．对超短辛格高斯脉冲光束的功率谱进行了研究．结果表明：超短辛格高斯脉冲光束的轴外频谱具有红移、频谱变窄等性质．超短辛格高斯脉冲光束的光谱在衍射角不为零时有红移现象，并且随着衍射角的增加光谱红移也逐渐增大，频谱宽度逐渐变窄．在十倍瑞利距离处的数值模拟结果表明，衍射角等于3°时的频谱宽度仅为衍射角为0°时频谱宽度的四分之一．     

超短光脉冲

超短光脉冲通常是指脉冲宽度处于亚毫微秒和微微秒范围的光脉冲.目前超短光脉冲的获得主要采用锁模技术.自从1964年Hargro-ve等人首先利用声波损耗调制对氦氖激光器实现主动锁模之后,1965年Mocker等人又利用饱和吸收体对固体激光器实现了被动锁模,从而开始了对超短光脉冲的大量     

超短激光脉冲在等离子体中的分裂以及类孤子结构的形成

用一维粒子模拟研究了超短脉冲在等离子体中传播时产生的光孤子结构以及由此形成的脉冲分裂现象，比较了不同峰值强度和脉冲宽度对形成光孤子以及脉冲传播方式的影响.研究表明: 脉冲宽度在若干个到十几个振荡周期的超短脉冲在等离子体中可能形成高速传播的光孤子；脉冲宽度增加和强度增大两种方式都可以使得孤子结构的传播速度减慢,且由于高阶孤子的衰变使得初始激光脉冲在等离子体中发生分裂，形成两个以不同速度向前传播的孤子结构.由孤子阶数的理论计算可较好地预言激光脉冲在等离子体中分裂的子脉冲数. 关键词： 光孤子 超短激光脉冲 等离子体 粒子模拟     

超短脉冲通过实际光学系统的时空特性分析

元件的像差和加工装配误差会影响通过其中的超短脉冲的时空特性。在不考虑介质的非线性作用时,基于傅里叶频谱理论并结合光线追迹和衍射理论,发展了一种有效的数值方法仿真超短脉冲通过光学系统的时空传输特性。以一个引入实际误差的2片式聚焦透镜组为例,分析了入射中心波长为800nm,脉冲宽度为30fs的高斯型超短脉冲通过该系统的传输过程,并通过实验测量了该系统在焦点处的脉冲时间宽度和焦斑大小,并与仿真结果进行了比对。结果表明,该方法不仅可以很好地仿真分析实际光学系统中超短脉冲的时空传输效应,也使得超短脉冲系统的优化设计成为可能,同时也为提出加工要求和合理的公差分配提供了指导意义。     

1GHz,48.8fs高重复频率掺镱光纤飞秒激光器研究

GHz基本重复频率光纤超短脉冲激光器由于具有宽光谱,窄脉宽等优势,在高速光刻,高端制造,天文探测,太赫兹检测,精密仪器等领域应用广泛。然而在实现1GHz以上基本重复频率锁模的前提下,如何输出脉冲宽度在50fs以下的超短脉冲是当前科学研究的难点。文章以实现更宽光谱,更窄脉宽的GHz重复频率光纤超短脉冲激光器为目标,通过非线性偏振旋转锁模(NPR)技术,利用波分复用光纤准直器(WDM-Collimator)缩短激光谐振腔长度,最终实现了48.8fs脉冲宽度的1GHz基本重复频率光纤激光器。该脉冲宽度是当前国际上1μm波段GHz基本重复频率光纤激光器的最窄直接输出脉冲宽度。最后对激光器集成形成样机,并有效降低制造成本,提升了系统稳定性。该激光样机可满足天文光梳、卫星导航等领域空间尺寸的需求,有望推动高重复频率光纤超短脉冲激光器工业化、商业化发展。     

超短双曲正割脉冲的两种脉冲宽度比较

利用理论推导和数值模拟方法,给出了超短双曲正割脉冲较为严格的均方根脉冲宽度与通常使用的半高全宽脉冲宽度的解析表达式,并对两种脉冲宽度进行了比较.研究结果表明,对于亚周期（半高全宽脉冲宽度小于一个光学振荡周期）双曲正割脉冲,均方根脉冲宽度与半高全宽脉冲宽度有较大的差异,并且绝对相位对均方根脉冲宽度的影响很大.所以描述亚周期双曲正割脉冲时应该使用更加严格的均方根脉冲宽度.     

法布里-珀罗干涉在超短激光脉冲测量中的应用

把大学物理光学中法布里-珀罗干涉的方法应用于超短激光脉冲测量.分析了利用法布里-珀罗标准具中多光束干涉产生自相关信号进行超短激光脉冲测量的原理;进行了实验测试并与迈克耳孙干涉自相关的测量结果进行了对比,实现了对超短激光脉冲时间宽度的测量.     

啁啾超短脉冲光波照射下光栅Talbot效应的研究

应用傅里叶频谱分析法，给出了光栅在啁啾超短脉冲光波照射下菲涅耳衍射方程并分析了其Talbot效应. 数值计算表明，在Talbot距离处的衍射光强不仅与照射的超短脉冲光波的宽度有关，而且与脉冲光波的啁啾有关. 根据光栅在Talbot距离处衍射光强的变化，给出了一种检验超短脉冲光波是否含有啁啾的简单方法. 关键词： 光栅 菲涅耳衍射 Talbot效应 啁啾超短脉冲激光     

超短光脉冲通过着色LiF晶体的特性研究

本文报道了波长为1.06μm、脉宽为10ps左右的超短光脉冲通过非线性介质——着色的LiF晶体的变化情况。当晶体厚度较薄时,通过的超短光脉冲宽度变窄;厚度较厚时,通过的光脉冲宽度反而变宽;我们认为这些现象与着色的LiF晶体的特性有关。 关键词：     

小波变换提取放大超短脉冲载波-包络相位的研究

提出了一种新的超短放大脉冲的载波-包络相位还原方法,应用小波变换从超短放大脉冲的光谱拍频干涉中直接提取载波-包络相位. 消除了传统的Fourier变换方法不同宽度的滤波窗口引入不同程度的相位噪声而产生不确定性的影响,得到了更精确的载波-包络相位信息,对于近单周期超短脉冲特性测量具有重要意义. 关键词： 超短脉冲 载波-包络相位 相位还原 小波变换     

高功率超短脉冲激光系统中用AOPDF实现增益窄化补偿的实验研究

超短脉冲激光系统中，足够宽的带宽是获得超短脉冲的先决条件.高增益放大器，特别是再 生放大器的增益窄化效应严重制约着输出激光脉冲的时间特性.将可编程声光色散滤波器(AO PDF)应用到高功率激光系统中，能有效地克服增益窄化效应.实验表明，再生放大器的光谱 宽度由未应用前的27?nm增加到了44?nm，压缩脉冲的宽度减小了一半，从而也使峰值功率 提高了一倍. 关键词： 超短脉冲 增益窄化 光谱整形 可编程声光色散滤波器     

超短光脉冲的衍射

本文分析了超短光脉冲的衍射场的能量分布,通过变换极限脉冲对单缝和双缝的衍射场的计算,显示了对脉冲宽度的依赖关系。通过衍射分析可以获得有关脉冲宽度和波形的信息。 关键词：     

X射线条纹相机紫外光时标研究

 报导了一种采用超短紫外光脉冲作为X 射线条纹相机时标系统的方法。时标光脉冲来自用多模石英光纤耦合的波长为1.06μm 四倍频超短紫外光脉冲激光系统。时标光脉冲与打靶产生的X 射线均被X 射线条纹相机接收, 以用来测定激光打靶时X 射线产生的相对时间关系或相机之间同步的时间关系。实验得到通过光纤引导的时标光脉冲宽度约为30ps。     

超常介质中超短电磁脉冲的传输特性研究

将超常介质的色散磁导率合并到非线性极化项中,借鉴常规介质中超短脉冲传输方程的推导方法,得到了非线性超常介质中超短脉冲的传输方程。在德鲁德(Drude)色散模型下,根据脉冲中心频率的不同在传输方程中出现了可正、可负、可为零的自陡峭系数,以及高阶非线性色散项。此外,利用矩方法对传输方程进行分析,得到了超常介质中超短脉冲传输方程的能量守恒定律表达式,揭示了色散磁导率导致的超短脉冲传输的新特性,发现二阶非线性色散使超短脉冲的能量、脉冲频移、脉冲宽度、中心位置和啁啾都随传输距离呈现振荡式变化。     

基于迈克耳孙干涉仪的自相关仪

根据大学物理光学中迈克耳孙干涉仪的基本原理,设计实现了基于迈克耳孙干涉仪的自相关仪.分析了利用自相关仪的干涉自相关进行超短激光脉冲测量的原理;进行了实验测试,实现了对超短激光脉冲时间宽度的测量.     

基于双波长相干超短脉冲光源的超连续谱产生

提出在1550 nm波段采用双波长相干超短脉冲光源抽运高非线性光纤获得超连续谱。双波长脉冲抽运能够加强光纤中的四波混频和交叉相位调制过程,从而在相同抽运光功率下,可获得宽度远大于单波长脉冲抽运的超连续谱。利用基于脉冲切割器和Mamyshev再生器的25 GHz双波长相干超短脉冲光源,在入纤功率为24.1 d Bm时,获得了130 nm宽度的超连续谱,并进一步证实了所获超连续谱谱线之间的相干性。     

用受激喇曼散射方法产生紫外皮秒激光探针测量

 将波长1053nm、能量60～100mJ、脉冲宽度800ps的基频光,经二倍频、四倍频转换作为H₂喇曼池的泵浦光,基于后向喇曼散射光的压缩原理,获得了波长296nm、能量约2mJ、脉冲宽度81ps的紫外超短脉冲激光,可用于ICF物理诊断实验。