利用声波控制超短脉冲的色散

 声光互作用器件声光可编程色散滤波器（AOPDF）是一种实时的色散补偿器件，它可用于飞秒啁啾脉冲放大系统。通过耦合模理论推导，得到了输出脉冲的群延迟与调制声波的频率、啁啾、带宽等参数的关系，并且对用2.5cm长的LiNbO₃作为声光晶体的AOPDF补偿飞秒光脉冲的色散进行了数值模拟，得到了对中心波长为800 mm的钛宝石飞秒激光色散补偿特性及所需声波的频率和啁啾参数。     

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     

百太瓦级超短超强钛宝石激光装置

100TW级激光装置采用了全钛宝石的啁啾脉冲放大技术路线，可以输出3个不同功率段，以适应不同物理实验需求。前端系统是一个台面TW量级系统，主要包括钛宝石自锁模飞秒振荡器、Offner无像差展宽器、再生放大器、预放大器及主放大器。从前端系统主放输出的脉冲能量高达300mJ。为了克服再生放大器中的增益窄化效应及预补偿放大过程中引入的光谱振幅和位相畸变，在飞秒振荡器后应用一个可编程的声光色散滤波器（AOPDF）。AOPDF可以对脉冲光谱的振幅和位相进行主动的调制，补偿增益窄化效应及高阶色散引起的位相畸变。没有应用AOPDF进行预调制，则再生放大器输出的光谱宽度为25nm；当应用AOPDF进行适当调制后，再生放大输出的光谱宽度为40nm，因而最后的压缩脉冲可以获得更窄的压缩脉宽。     

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。     

输出能量4mJ的1kHz飞秒掺钛蓝宝石激光再生放大研究

针对高能量千赫兹重复频率飞秒激光的应用需求,设计了一套采用线性再生腔结构的高效率飞秒钛宝石激光啁啾脉冲放大系统.通过优化腔型设计,在重复频率为1 kHz、单脉冲能量为20 mJ的527 nm激光抽运下,将展宽后的800 nm啁啾脉冲激光的能量放大到5.8 mJ,对应斜效率达到30.7%.进一步通过色散补偿压缩脉冲宽度,获得了单脉冲能量为4 mJ、脉冲宽度为45.7 fs的输出,稳定性测量表明激光的能量抖动仅为0.18%(均方根值).     

钛宝石激光器9.5 fs脉冲输出中的啁啾镜色散补偿

根据钛宝石激光器的要求,实验设计了中心波长800 nm带宽200 nm的啁啾镜,在700—900 nm波长范围内提供约-60 fs²群延迟色散(group delay dispersion,GDD).采用双射频离子束溅射方法进行制备,用实验室搭建的白光干涉仪进行色散性能测试,从测试结果可以看出,制备的啁啾镜的性能和设计值符合得比较好.制备得到的非成对啁啾镜在钛宝石激光谐振腔中进行色散补偿,锁模后分别获得了12 fs和9.5 fs的激光脉冲输出.这是目前报道的使用国产啁啾镜获得的最短的 关键词： 啁啾镜 群延迟色散 色散补偿 钛宝石激光器     

亚10 fs激光脉冲产生中的受激拉曼散射与四波混频效应

自行搭建的自锁模钛宝石激光器工作在下稳区的上边界附近,采用熔融石英棱镜对在激光器谐振腔的腔内和腔外同时进行群速度色散补偿.随着腔内棱镜对提供色散补偿的变化,输出激光脉冲的频谱会突然展宽至664—840nm,其空间模式也由基横模变化至衍射环状结构,这是受激拉曼散射和四波混频效应导致锁模激光脉冲频谱进一步展宽的结果.在此状态下自锁模钛宝石激光器可实现670—865nm范围的波长调谐.如此宽的频谱为钛宝石激光器产生亚10fs激光脉冲提供了必要的条件. 关键词： 飞秒激光脉冲 受激拉曼散射 四波混频 群速度色散     

采用环形再生腔结构的飞秒激光啁啾脉冲放大研究

采用环形再生腔结构的啁啾脉冲放大技术方案, 在重复频率100 Hz,单脉冲能量33.1 mJ的532 nm激光抽运下, 从钛宝石激光中获得了单脉冲能量9.84 mJ的放大输出, 对应的斜效率达33.1%.在重复频率10 Hz的情况下, 同样获得了单脉冲能量为9.64 mJ, 对应斜效率达36.8%的高效率放大结果. 通过色散补偿压缩该啁啾激光脉冲后的单脉冲能量为6.36 mJ, 脉冲宽度为59.7 fs. 测量结果表明典型的能量不稳定度为1.85%. 关键词： 啁啾脉冲放大 再生放大 飞秒激光 环形腔     

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.     

宽带自锁模钛宝石飞秒激光脉冲的实验研究

在线性Z形折叠腔的基础上,采用了一种能够消除输出耦合镜带宽限制的方法,用3mm的钛宝石短晶体和石英色散补偿棱镜得到了光谱带宽为121nm的自锁模钛宝石激光脉冲.在分析光脉冲自相关仪测量系统对测量影响的基础上,优化并基本消除了测量系统带来的影响,假设光脉冲形状为双曲正割型,得到了12fs的光脉冲,该光脉冲光谱半宽(FWHM)为87.6nm,中心波长为849.7nm,光脉冲平均输出功率为400mW,重复率为97MHz.     

钛宝石激光器中用优化Gires-Tournois镜产生15 fs脉冲

根据飞秒脉冲锁模钛宝石激光器脉冲压缩的要求,介绍了负色散镜补偿色散的基本原理及其特点。详细阐述了优化Gires-Tournois(OG-T)镜的设计过程,并通过计算机优化得到理想设计膜系。采用离子束溅射的方法镀制了优化Gires—Tournois镜。测量了优化Gires-Tournois镜(编号为OGT#1)的透射率和群延迟色散,并与设计值进行了比较,分析了实测值产生偏差的原因,从而对镀膜参量进行了相应的调整,制造了第二批优化Gires—Tournois镜(编号为OGT#2)。将优化Gires—Tournois镜用于钛宝石激光器振荡级内,单程5次通过三个优化Gires-Tournois镜,补偿了激光器腔内色散,实现了飞秒锁模脉冲运转。用OGT#1先进行了实验,获得32fs的脉冲和46nin的光谱宽度。用调整参量后的OGT#2进行了实验,获得了15fs的超短脉冲和91nm的光谱宽度。实验很好的验证了负色散镜补偿色散的优点,为国内啁啾镜的研制创造了条件。     

Semiconductor saturable-absorber mirror assisted Kerr-lens mode-locked Ti:sapphire laser producing pulses in the two-cycle regime

Pulses of sub-6-fs duration have been obtained from a Kerr-lens mode-locked Ti:sapphire laser at a repetition rate of 100 MHz and an average power of 300 mW. Fitting an ideal sech(2) to the autocorrelation data yields a 4.8-fs pulse duration, whereas reconstruction of the pulse amplitude profile gives 5.8 fs. The pulse spectrum covers wavelengths from above 950 nm to below 630 nm, extending into the yellow beyond the gain bandwidth of Ti:sapphire. This improvement in bandwidth has been made possible by three key ingredients: carefully designed spectral shaping of the output coupling, better suppression of the dispersion oscillation of the double-chirped mirrors, and a novel broadband semiconductor saturable-absorber mirror.     

采用多通腔望远镜谐振腔结构的10MHz重复频率飞秒钛宝石激光器特性研究

通过在钛宝石激光腔内引入望远镜长腔系统增加腔长,实现了重复频率低到10?MHz的飞秒激光振荡,在5?W的抽运功率下获得了平均输出功率200?mW、单脉冲能量20?nJ的稳定输出. 在此基础上分析了腔内不同色散情况下的输出脉冲光谱和脉宽特性,结果表明在腔内存在一定负色散的情况下,锁模脉宽可接近转换极限,最短脉宽可达56?fs. 而在正色散的情况下,锁模输出的脉宽较宽,并且随着腔内正色散的增多,脉宽可到大于600?fs,锁模光谱也呈马鞍形. 关键词： 钛宝石激光器 飞秒脉冲 低重复频率 望远镜腔     

Generation of 7-fs laser pulse directly from a compact Ti:sapphire laser with chirped mirrors

A compact femtosecond Ti:sapphire laser resonator consisting of three chirped mirrors and one output coupler was designed. By accurately balancing the intra- cavity dispersions between Ti:sapphire crystal, air and chirped mirrors, we directly generated the laser pulse shorter than 7 fs at the average power of 340 mW with 3.1 W pump. The repetition rate of the laser oscillator is 173 MHz at the centre wavelength of 791 nm, and the ultrabroaden spectrum covers from 600 nm to 1000 nm. To the best of our knowledge, this is the simplest laser resonator capable of generating sub-10 fs laser pulse.     

Adaptive dispersion compensation for remote fiber delivery of near-infrared femtosecond pulses

We report on remote delivery of 25-pJ broadband near-infrared femtosecond light pulses from a Ti:sapphire laser through 150 m of single-mode optical fiber. Pulse distortion caused by dispersion is overcome with precompensation by adaptive pulse shaping techniques, while nonlinearities are mitigated by use of an SF10 glass rod for the final stage of pulse compression. A near-transform-limited pulse duration of 130 fs was measured after the final compression.     

超宽带近红外和蓝光飞秒激光脉冲产生的实验研究

增益介质中泵浦光束提供的软光阑效应对于实现克尔透镜稳定锁模及其超宽带光谱脉冲的产生具有非常重要的作用.实验上首先对半导体泵浦全固化钛宝石飞秒激光器的锁模动态特性进行了研究,在4 W绿光泵浦状态下获得了平均输出功率为570 mW、中心波长在794 nm～835 nm范围内调谐、光谱带宽最大可达135 nm的近红外光脉冲输出,其相应的时域变换极限脉冲宽度均小于10 fs.另外,将光束聚焦在超薄BBO晶体上,获得了中心波长在418 nm～429 nm之间调谐、光谱宽带时域变换极限小于15 fs的蓝光飞秒脉冲.