啁啾堆积脉冲传输过程中的小尺度自聚焦效应

 研究了啁啾堆积脉冲的时间精细结构与子脉冲带宽、相位、啁啾量等因素的关系。结果表明:随着子脉冲带宽的微小变化,啁啾堆积脉冲的峰值功率为相同输出能力窄带脉冲功率的1.5~3.0倍;当子脉冲间存在着随机相位扰动时,啁啾堆积的峰值功率约为相同输出能力窄带脉冲功率的3倍。建立了啁啾堆积脉冲的时空非线性传输放大模型,模拟得到堆积脉冲传输过程中的非线性增长因子,并与相同能量的窄带脉冲进行了比较,揭示了啁啾堆积脉冲在高功率激光装置中的传输放大过程中出现的一些新现象以及可能导致的后果。     

啁啾脉冲堆积宽带激光非线性传输时域调制特性

为避免时域调制增长形成的高强度时间尖峰对光学元件的损坏,数值研究了啁啾堆积脉冲宽带激光非线性传输的时域调制增长规律。结果表明:对于正常色散介质,子脉冲间干涉引入的时间调制与外加调制随着传输距离的增加,不断振荡减弱;相反,对于反常色散介质,无外加时间噪声时,堆积子脉冲间的相互干涉引入的时间调制有微弱增长,但当传输距离进一步增加时,子脉冲间干涉引入的调制可以获得快速增长;而当外加非线性最快增长时间调制时,时间调制发生迅速增长,具有破坏威胁的时间尖峰易于形成。     

啁啾脉冲堆积宽带激光的时间与频谱特性分析

理论研究了啁啾堆积脉冲宽带激光时间与频谱特性与子脉冲参量的关系.结果表明,变换极限子脉冲堆积所得的脉冲平滑,频率啁啾型与时间啁啾型子脉冲堆积所得脉冲出现时间调制,平滑性变差,从频谱上看,前者出现单一谱线,而后者可看到多条谱线|随着子脉冲间延迟的增加,堆积脉冲由脉冲间干涉引起的时间调制增多,但幅度减弱,而频谱的谱线数量增加.所得结果可为适当地选择堆积脉冲参量以获得所需的时间与频谱形状的宽带激光提供参考.     

啁啾脉冲堆积宽带激光的时间与频谱特性分析

理论研究了啁啾堆积脉冲宽带激光时间与频谱特性与子脉冲参量的关系.结果表明,变换极限子脉冲堆积所得的脉冲平滑,频率啁啾型与时间啁啾型子脉冲堆积所得脉冲出现时间调制,平滑性变差,从频谱上看,前者出现单一谱线,而后者可看到多条谱线;随着子脉冲间延迟的增加,堆积脉冲由脉冲间干涉引起的时间调制增多,但幅度减弱,而频谱的谱线数量增加.所得结果可为适当地选择堆积脉冲参量以获得所需的时间与频谱形状的宽带激光提供参考.     

小宽带堆积啁啾脉冲传输放大特性

 采用啁啾脉冲堆积的方法可获得ns量级宽带整形激光脉冲,对堆积啁啾脉冲时间波形的影响因素及传输放大后脉冲波形与光谱形状的特性进行了研究。结果表明：在传输过程中脉冲的演化规律与窄带脉冲的演化规律基本一致,而且传输放大过程也不会改变脉冲的调制结构,但光谱形状在传输放大过程中发生了变化,初步认为是由非线性效应造成的;小宽带堆积啁啾脉冲具有与窄带脉冲基本一致的的增益水平。     

五阶非线性光纤中连续谱相位扰动下的光传输与脉冲串产生

根据包含五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程,数值研究了高斯型连续谱相位扰动而不是传统单色扰动下基于调制不稳定性的高重复率脉冲串产生.结果表明:脉冲串也能像传统情形那样形成,但却呈现出不同的特性.如脉冲数目有限,且各脉冲的高度、强度及间距不等.脉冲数目随传输距离增加而增加.而五阶非线性能使脉冲宽度和间距变小因而有利于高重复率脉冲串产生,负五阶非线性则相反.对脉冲串形成过程中演变啁啾的数值计算表明,啁啾及其随距离的变化都是高度非单调的,五阶非线性将改变啁啾的范围和量值.     

用变分法研究高阶色散和五阶非线性对高斯脉冲在光纤中传输特性的影响

从修正的非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了在高阶色散和五阶非线性共同作用情况下高斯型脉冲参量随传输距离的演化方程组;求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个重要约束关系;并进一步得出了脉宽随传输距离演化的解析解和脉冲中心位置随传输距离的演化规律;描绘了高阶色散和五阶非线性下,脉宽随传输距离演化的图形.结果表明:光纤中的高阶色散和五阶非线性都会影响高斯型脉冲各个参量的演化,但脉宽和振幅间的绝热关系并未改变.高阶色散使高斯型脉冲的脉宽展宽,五阶非线性使高斯型脉冲的脉宽压缩,它们对脉宽或初始啁啾的影响可以在一定程度上抵消,从而有可能使脉冲近似实现保形传输.     

基于高斯型脉冲的非线性Ramsey干涉

基于非线性Rosen-Zener隧穿理论, 利用高斯型脉冲研究了双势阱玻色-爱因斯坦凝聚体的非线性Ramsey干涉. 通过数值模拟得到了丰富的非线性Ramsey干涉图样, 分别讨论了粒子间相互作用和高斯型脉冲的周期对干涉图样的影响. 通过哈密顿正则关系得到了干涉条纹的基频表达式, 并借助傅里叶变换对Ramsey干涉条纹的频率进行分析, 得到了干涉条纹的基频随粒子间相互作用及脉冲周期的变化关系. 比较数值和解析结果发现两者符合得很好. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 Ramsey干涉 高斯型脉冲     

光子晶体光纤中飞秒激光脉冲传输研究

为更精细地描绘飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的传输和演化,用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程(GNSE)的基础上,研究了光纤参量随脉冲峰值频移的变化.模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中传输和演化的过程.研究发现：光纤色散和强非线性对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输、演化以及超连续谱的展宽有很大影响.     

光纤中短间距脉冲串的非线性传输特性与混沌孤子波包产生

采用分步傅里叶算法,在基元脉冲数分别为9、17和25及相邻基元脉冲时间间隔分别为1、2及3的情况下,对短间隔脉冲串在光纤负色散区的非线性传榆特性进行数值研究.研究结果表明,尽管脉冲数、脉冲位置、脉冲强度和相邻两脉冲间的时间间隔随距离变化,且在传输过程中弱脉冲基座会扩展到很宽的时间范围,但是整个主脉冲波包始终保持局域即其时间间隔几乎不变,展宽速度不明显.同时,主脉冲波包永不重复前面的轮廓,即波包演化出现混沌行为.短间隔脉冲串的非线性演化可以形成混沌孤子波包,基元脉冲间的时间间隔及脉冲串的脉冲数都会影响混沌孤子波包的子脉冲数和它的持续时间.     

Delayed-focus pulses optimized using simulated annealing

Unlike prefocused pulses and shaped pulses based on the linear response theory, delayed-focus pulses (X.-L. Wu et al., 1991, Magn. Reson. Med. 20, 165--170) produce a selective spin echo after a predefined short delay without using a pi refocusing pulse. In this paper, a series of delayed-focus pulses of different flip angles are proposed based on optimization using Fourier series representation and simulated annealing. The resistance of these delayed-focus pulses to T(2) relaxation is also demonstrated using numerical simulation of Bloch equations.     

Pattern pulses: design of arbitrary excitation profiles as a function of pulse amplitude and offset

A novel class of pulses is presented which can be regarded as a generalization of both frequency-selective pulses and B1-selective pulses. The excitation profile of these pulses forms a pre-defined pattern in two dimensions, which are spanned by pulse offset and radio-frequency (RF) amplitude. The presented pulses were designed numerically based on principles of optimal control theory. For simple test patterns, we demonstrate the flexibility of this approach by simulations and experiments. This previously unknown flexibility may trigger novel applications in NMR spectroscopy and imaging. As a first practical application, we demonstrate a direct approach for calibrating RF pulses.     

改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统对啁啾脉冲的测量

现有的基于光谱相位相干电场重构法(SPIDER)的脉冲测量系统,在测量啁啾脉冲时容易出现误差.本文提出一个改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统(MZAP-SPIDER),来解决上述问题.在实验上,利用改进后的SPIDER系统测量了钛宝石飞秒激光器输出的脉冲及其经80mm长的BK7玻璃块展宽得到的啁啾脉冲.结果表明,该系统能胜任啁啾脉冲的相位测量.     

影响单电子非线性汤姆孙散射因素的研究

应用电子汤姆孙散射的经典理论，通过理论分析和计算机模拟，研究了超短超强激光脉冲作用下电子产生的辐射脉冲的性质.计算表明，在这种情况下，电子的辐射通常以阿秒脉冲列的形式出现.讨论了不同激光场参数（包括激光强度、脉宽、初相位和偏振态）、不同电子初始状态（初始速度和位置）对辐射脉冲的时间和空间特性的影响.通常在相对论光强条件下，激光强度越大，电子辐射越强，脉宽越窄，中心频率越大，并且方向性越好；电子在线偏振激光中产生的辐射效率，比在同样强度下圆偏振激光中产生的效率更高；无论入射光是线偏振光，还是圆偏振光,辐射场呈现较复杂的偏振态, 并且它与辐射方向有关.当电子具有一定的初始能量时，通常辐射场的振幅随电子初始能量的增大而增大.不管电子的初始能量以及运动方向如何，做相对论运动的电子产生的辐射趋向于出现在靠近电子运动方向的角度区域.     

High power terahertz pulses generated in intense laser-plasma interactions

Terahertz (THz) radiation has attracted much attention due to its wide potential applications. Though radiation can be generated with various ways, it is still a big challenge to obtain strong tabletop sources. Plasma, with the advantage of no damage limit, is a promising medium to generate strong THz radiation. This review reports recent advances on strong THz radiation generation from low-density gases and high-density solid targets at different laser intensities.     

Generation of few-cycle laser pulses:Comparison between atomic and molecular gases in a hollow-core fiber

We numerically study the pulse compression approaches based on atomic or molecular gases in a hollow-core fiber.From the perspective of self-phase modulation(SPM), we give the extensive study of the SPM influence on a probe pulse with molecular phase modulation(MPM) effect. By comparing the two compression methods, we summarize their advantages and drawbacks to obtain the few-cycle pulses with micro- or millijoule energies. It is also shown that the double pump-probe approach can be used as a tunable dual-color source by adjusting the time delay between pump and probe pulses to proper values.     

Study of Direct Amplification of Ultrashort Light Pulses in a Laser Amplifier with a View to Obtaining High Radiation Contrast

An amplification scheme for ultrashort laser pulses of high radiation contrast was used to perform experiments on ablation pressure symmetrization using a prepulse upon acceleration of thin foils. It is shown that the spontaneous radiation of the regenerative amplifier restricts the energy contrast in the amplification of chirped pulses at a level of 10^-4–10^-3. The possibility of direct amplification of a short pulse with a view to increasing the energy contrast ratio was considered. Experiments were performed on the PICO laser facility to demonstrate that a 10-ps pulse amplification achieved an intensity 100 GW/cm², a gain factor of 1.2, and an inversion dumping factor >30%.     

周期量级激光脉冲的Thomson散射

用经典辐射理论对线偏振周期量级激光脉冲的线性Thomson散射进行分析，从理论上得到它可产生亚阿秒脉冲的结论. 计算显示，在电子相对论因子为50、激光脉冲中心波长为1μm、归一化光场强度为0.01的情况下，用包含1.5个光周期的激光脉冲，可获得0.2as(半高全宽)的散射脉冲输出. 还对光场载波包络初相φ_ce和电子进入光场的初相φ_in对散射脉冲的影响作了分析讨论，结果表明，在适当的φ_ce和φ_in条件下，能实现单个阿秒脉冲输出，并可对脉冲宽度和频率进行调谐. 关键词： 线性Thomson散射 周期量级激光脉冲 载波包络初相 阿秒脉冲     

碱土金属蒸气中两种不同机理的高重复率脉冲激光交替振荡现象

通过在钙、锶金属蒸气中的高重复率脉冲放电,发现钙离子和锶离子的自终止跃迁激光脉冲和碰撞辐射复合激光脉冲交替振荡的实验现象,在分析了它们激励机理异同的基础上进行了初步的实验对比研究. 关键词： 激光脉冲 交替振荡     

用飞秒激光在透明介质体内形成衍射光栅

用数值孔径为0.65的40倍显微透镜紧聚焦能量稍高于能量损伤阈值的200 fs的钛宝石激光脉冲,分别在ZK6玻璃和K9玻璃内部导致局部折射率改变,在透明介质内部形成透射式相位衍射光栅．在635 nm的He-Ne激光照射下,通过对光栅衍射效率的数值拟合计算,得出了的光栅条纹宽度与实际测量基本吻合,这从侧面证明了折射率改变区域为超高斯型的假定．还对折射率改变区域的性质进行了分析．在实验上观察到脉冲间的相互影响将导致折射率改变区域范围的增大．从理论上给出了增加1级衍射效率的途径．