色散介质中啁啾高斯脉冲的时间和光谱特性

对啁啾高斯脉冲光束在色散介质中的时间和光谱特性作了研究.给出了远场光谱蓝移和脉冲展宽的解析式.结果表明：通过选择适当的啁啾参量,啁啾高斯脉冲光束沿轴上传输色散长度时,脉冲可恢复到初始值.随啁啾参量增加,谱线宽度展宽,轴上光谱蓝移增加,在远场蓝移趋于一渐近值.随啁啾参量增加,离轴光谱红移增加.     

啁啾高斯脉冲光束在正色散介质中的自聚焦特性

 采用分步法结合Hankel变换对修正薛定谔方程进行数值求解，通过数值计算对飞秒脉冲在非线性正色散介质中的自聚焦特性进行了简要分析。在此基础上，针对啁啾脉冲放大系统(CPA)中的啁啾高斯脉冲，对其全光束自聚焦特性进行了计算模拟和分析讨论。研究结果表明，群速度色散(GVD)对大啁啾脉冲的影响很小，谱宽对自聚集的影响可以忽略。因此，具有大啁啾的脉冲在非线性正色散介质中的自聚焦特性不同于飞秒脉冲，而与纳秒脉冲相似。     

负五阶非线性下预啁啾高斯光脉冲的啁啾和频谱

为探究光纤负五阶非线性和光脉冲预啁啾对高斯光脉冲频率啁啾和频谱的综合影响,在忽略光纤色散的情况下,利用包含三五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程,计算和分析了啁啾高斯脉冲的频谱和总啁啾。结果表明,脉冲无预啁啾时,负五阶非线性的存在可使脉冲频率啁啾的形状由单“S”形变为双“S”形,并使脉冲的中心附近由正啁啾变为负啁啾。此外,负五阶非线性的存在使预啁啾对脉冲频谱的影响发生了较大的变化。预啁啾与非线性所致啁啾叠加后对脉冲频谱的谱峰数目影响较小,而对能量在各个谱峰上的分布影响较大,在某些最大非线性相移下,甚至会出现总啁啾减小使谱峰值数目增加的情况。该研究对光开关、光脉冲压缩以及光纤通信系统等领域的深入发展具有一定的指导意义。     

反常色散区高阶色散对啁啾演变的影响

在单模光纤反常色散区，首次推出了带有初始啁啾的高斯脉冲在二阶，三阶速度色散效作用产生的啁啾解析表达式，用数值法模拟了光纤中啁啾演变过程，研究结果表明，二阶，三阶色散导致非线性啁啾，三阶色散只在脉冲沿附产生啁啾极值，从而使脉冲在前后沿产生振荡结构，当具有负初始啁呼的高斯脉冲入射时，在脉冲中心小区域内净啁啾等于零，可形成孤子。     

40 Gb/s窄脉冲预啁啾归零码色散管理传输

通过数值计算的方法，对40Gb/s带有预啁啾和无啁啾的窄脉冲归零码在色散管理光纤链路中的传输特性进行了比较，计算发现，脉冲的预啁啾会与光纤的高阶色散共同作用，并增强高阶色散对传输的影响，只有在高阶色散得到很好补偿以后，窄脉冲带啁啾的归零码（CRZ）的传输特性才会好于无啁啾的归零码。对不同的入射脉冲条件和传输链路参量存在相应的预啁啾最佳值。     

初始啁啾对脉冲频谱演变的影响

本文从理论上分析了色散和非线性对脉冲频谱的影响 ,采用数值方法求解了非线性薛定谔方程的频域解。模拟了初始啁啾对不同形状脉冲频谱的作用。研究结果表明 :初始啁啾对频谱的影响随脉冲形状而变化。对高斯型脉冲 ,正的初始啁啾导致频谱严重展宽 ,负初始啁啾对频谱影响较小。超高斯型脉冲的频谱出现了旁瓣 ,这会引起能量的损失 ;而初始啁啾对其频谱的影响并不大。孤子型脉冲的频谱受初始啁啾的影响较大 ,尤其是高阶孤子。因此 ,为了保证脉冲稳定传输 ,必须消除初始啁啾。     

负啁啾高强度飞秒脉冲在正常色散材料中传输特性研究

利用块状正常色散材料作非线性介质，实验研究了负啁啾强激光飞秒脉冲在正常色散材料的传输过程中，脉冲波形及频谱随入射脉冲能量的变化特性.实验发现，负啁啾脉冲经过材料后激光光谱在被整形和压缩的同时，脉冲宽度也被压缩.实验获得的压缩脉冲宽度短于相等光谱宽度下的双曲正割转换极限脉冲宽度.数值模拟结果显示，在实验条件下模拟结果具有同样的变化特性. 关键词： 飞秒脉冲 自压缩 负啁啾 自聚焦     

初始啁啾对双曲正割光脉冲线性传输特性的影响

采用分步傅里叶方法数值研究了初始线性啁啾和非线性啁啾双曲正割光脉冲在单模光纤反常色散区的线性传输特性，并与啁啾高斯脉冲的线性传输特性作了比较.给出了双曲正割光脉冲频谱宽度和时间带宽积随初始线性啁啾变化的表达式.结果表明，双曲正割脉冲在线性啁啾|C|>0.1时随传输距离的增加逐渐演化成近高斯型，在0≤|C|≤0.1时最后将演化为近双曲正割脉冲.|C|越小，脉冲时域波形越趋近双曲正割曲线.负啁啾对脉冲时域展宽的影响比正啁啾要大得多.当|C|≥0.5时，初始啁啾对双曲正割光脉冲展宽的影响比对高斯脉冲的影响更大.非线性啁啾双曲正割光脉冲在线性传输过程中会出现时域波形分裂现象，比具有相同啁啾的高斯脉冲时域波形分裂严重. 关键词： 频率啁啾 双曲正割光脉冲 线性传输 时域波形分裂     

色散缓变光纤中初始啁啾对超高斯脉冲传输特性的影响

从非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了色散缓变光纤中超高斯脉冲参数随传输距离的演化方程组及其解,讨论了初始啁啾对色散缓变光纤中超高斯脉冲传输特性的影响.求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个解析约束关系,得出了脉宽随传输距离演化的解析解,用龙格-库塔法进行数值求解描绘了初始啁啾和脉冲前后沿锐度对呈指数变化的色散缓变光纤中超高斯脉冲的脉宽的影响.结果表明:初始嘣啾、色散缓变和脉冲前后沿锐度对超高斯脉冲的振幅、脉宽、唰啾和相位有直接影响,脉冲前后沿锐度对超高斯脉冲中心位置没有影响,超高斯脉冲传输过程中会产生唰啾,但脉冲中心的等效频率保持为常数.     

硅基光波导中啁啾高斯脉冲在反常色散区的传输特性

本文利用激光脉冲在硅基光波导(SOI)中传播时满足的非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶变换,数值模拟了硅基光波导中啁啾高斯脉冲在反常色散区的传播特性.通过模拟发现,三阶色散正负主要决定了脉冲的振荡波形性质,克尔效应与双光子吸收对脉冲波形起调制作用,自由载流子效应则可以忽略.初始啁啾参数的正负存在影响了脉冲的振荡强弱变化和脉冲中心的漂移的趋势,并且无论是正啁啾还是负啁啾,脉冲振荡与漂移都随着啁啾的增大而更加剧烈,同时啁啾正向增大与负向增大,都将导致脉冲展宽越严重致主峰峰值越低.     

Towards using molecular ions as qubits: Femtosecond control of molecular fragmentation with multiple knobs

Non-resonant molecular fragmentation of n-propyl benzene with femtosecond laser pulses is dependent on the phase and polarization characteristics of the laser. We find that the effect of the chirp and polarization of the femtosecond pulse when applied simultaneously is mutually independent of each other, which makes chirp and polarization as useful ‘logic’ implementing knobs.     

弥散补偿飞秒激光量子理论研究

本文根据我们新建的激光器模型,导出了非线性成形飞秒光脉冲的量子理论锁模方程。在薛定谔表象中,用含时哈特利近似方法求得了脉冲电场及光子数分布的形式解。最后讨论了量子锁模方程过渡到经典情形下稳态时的脉冲能量、脉宽及啁啾参量与飞秒激光器运转参量间的关系,得到了理论与实验一致的结果。     

Controlling the propagation velocity of a femtosecond laser pulse with negative index metamaterials

We theoretically study the propagation of a femtosecond laser pulse in negative-index metamaterials, and show that its propagation velocity can be easily controlled at a certain wavelength range simply by changing the initial chirp. This phenomenon may be used as an extremely simple way to control the propagation velocity of a femtosecond laser pulse.     

To measure chirped ultrashort laser pulse by the Talbot effect of a grating

We study the Fresnel diffraction of a phase grating under the illumination of a chirped femtosecond laser pulse. Using spatial spectrum theory, first we extract the central wavelength signal from the diffraction wave of the chirped pulse through a diaphragm. Then the central wavelength waves are directed to interfere in remote regions by two reflectors. The interference stripes at different distance will be exactly the same in interference region. Since the intensity distribution of the stripes is related to the chirp parameter of the femtosecond pulse, through measuring the stripe intensity distribution, we can indirectly detect the chirp parameter of the femtosecond pulse.     

Supercontinuum generated in calcite with chirped femtosecond pulses

Effects of pulse chirping on the dynamic of supercontinuum (SC) spectra generated by femtosecond laser pulses at 800 nm in calcite are studied. When an 80 fs laser pulse is stretched to more then 130 fs by introducing positive or negative chirp, a strong and sharp spectral peak in the blue wing of the SC spectra is generated. The wavelength of this spectral peak is tuned by introducing chirp and pulse energy.     

Timing Jitter Induced by White Noise in Mode-locked Solid-state Lasers

A new method is proposed to analyze and calculate the jitters in a modelocked solid-state laser with chirp. A set of motion equations for amplitude, inverse pulse width, chirp, frequency, pulse central position and phase in a femtosecond mode-locked solid-state laser are derived, and then the jitter induced by white noise is obtained. In a Ti-sapphire mode-locked laser, the jitter is theoretically estimated, and the result is well consistent with the experimental value.     

Chirped-pulse stimulated Raman scattering in barium nitrate with subsequent recompression

We report a 30% internal conversion efficiency for the first Stokes pulse in stimulated Raman scattering of femtosecond pulses that are dispersively stretched to 250 ps, obtained by use of an all-solid-state laser system. A transfer of the linear chirp is observed, leading to a Raman pulse duration of 190 fs after recompression. Compressed pulse energies of 80 muJ at a repetition rate of 1 kHz are obtained, with a potential for an easy increase to more than 150 muJ. The temporal and spectral characteristics of the Raman and pump pulses are calculated, and the results explain the observed transient features in the presence of chirp.     

空气中飞秒脉冲激光器互相关信号的理论研究

利用色散脉冲传播理论和空气折射率Ciddor公式,推导了空气中飞秒脉冲激光器的互相关函数;根据互相关函数结果表达式取决于激光器光源的光谱分布,建立了在空气中不同光程路径差及环境参量变化下,不同光谱分布的飞秒脉冲激光器的脉冲之间互相关模式的数值模型.结果表明:随着传播距离的增大,互相关模型具有稳定啁啾及线性加宽;环境参量的变化只引起互相关图案的移动,并不产生任何额外线性加宽或啁啾.     

飞秒紫外激光脉冲振荡的实验研究

本文讨论了采用空间光脉冲光谱的啁啾特性和选择聚焦透镜焦距相结合的技术大大提高二次谐波转换效率和产生紫外飞秒光脉冲的实验研究.采用一类相位匹配的BBO晶体,当飞秒钛宝石光脉冲平均功率为560mW时,二次谐波输出功率为352mW,二次谐波转换效率高达63%;采用一类相位匹配的LBO晶体时,获得高光束质量的倍频蓝光输出,输出平均功率为170mW,转换效率大于30%.运用LBO倍频产生的蓝光脉冲和剩余的基频光脉冲进行了三次谐波的振荡研究.三倍频晶体采用BBO,通过优化设计倍频光与基频光之间的空间模匹配及精确时间延迟,得到飞秒紫外光输出,输出功率为2mW,中心波长约为280nm,重复率为100MHz.     

Timing Jitter Induced by White Noise in Mode-locked Solid-state Lasers

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｓｏｍｅｐａｒｔｉｃｕｌａｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｄｅｍａｎｄｕｓｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅｔｉｍｉｎｇｊｉｔｔｅｒｉｎｍｏｄｅ ｌｏｃｋｅｄｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅｌａｓｅｒｓ.Ａｓｗｅｋｎｏｗ ,ｔｈｅｒｅａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｔｈｅｐｕｌｓｅｓｉｎｔｅｒｖａｌｓｉｎａｐｕｌｓｅｓｔｒａｉｎ ,ｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｌａｓｅｒ,ａｎｄｔｈｅｒｏｏｔｏｆｔｈｅｍｅａｎｓｑｕａｒｅｄｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｓｃａｌｌ…