反射式棱栅对展宽器用于啁啾脉冲放大激光的研究

在啁啾脉冲放大(CPA)系统中, 脉冲的展宽是实现安全有效放大的重要保证. 本文介绍了一种新型的由色散棱镜与光栅组合而成的反射式棱栅对展宽器. 并利用光线追迹法对色散进行了数值模拟, 测量实验结果验证了理论计算的正确性. 在此基础上, 分析了以棱栅对为展宽器和ZF7玻璃材料为压缩器的下啁啾(down-chirped)脉冲放大系统中的色散比较传统的上啁啾脉冲放大系统, 结果表明棱栅对可以同时提供负的二阶色散和三阶色散, 这样能更好地补偿放大器中材料的高阶色散, 从而获得近傅里叶变换极限的压缩脉冲. 此外以块材料作为压缩器不仅提高了传输效率, 而且简化了实验装置, 增强了系统的稳定性. 这样的展宽压缩组合在高重复频率的飞秒啁啾脉冲放大系统中具有明显优势. 关键词： 反射式棱栅对 啁啾脉冲放大 色散 飞秒脉冲     

大口径啁啾脉冲放大激光系统光的谱剪切分析

啁啾脉冲放大（CPA）技术为获得拍瓦级峰值功率和102^20W／cm^2高峰值聚焦功率密度提供了技术手段，从而使“快点火”成为可能。啁啾脉冲放大的原理是：超短脉冲激光先经过展宽器展宽，再进入放大器放大，最后放大脉冲经过压缩器压缩输出超短脉冲。展宽器和压缩器均由光栅对构成，展宽器通过引入正色散获得正啁啾脉冲，压缩器与展宽器共轭引入负色散补偿正啁啾获得超短脉冲输出。啁啾脉冲在展宽、放大和压缩中存在光谱剪切（或称光谱变化）和高阶分布，从而对输出脉冲时空特性产生影响。     

啁啾脉冲放大系统中光栅展宽器的性能与实验研究

论述了啁啾脉冲放大技术中运用单光栅展宽器结构将少光脉冲在时域进行啁啾展宽的原理及特性，导出了该展宽器所提供色散量的具体表达式及其展宽后激光脉冲宽度的计算，然后通过数值计算分析了其展宽因子及展宽比随各参量的之间的变化关系；本文在此基础上进一步获得了实验的测量结果。     

宽带光学参变啁啾脉冲放大系统的色散控制

在设计宽带光学参变啁啾脉冲放大系统时,对色散源进行了理论分析和讨论。对光学参变啁啾脉冲放大系统的色散量以及各个过程中的高阶色散对脉冲时域和频域特性的影响进行了计算。结果表明展宽器引入了非常大的色散,放大器中信号光相位变化产生的色散较大,参量晶体本身引入的色散相对较小可以忽略不计。输出脉冲宽度主要受二阶色散影响,而三阶和四阶色散主要影响脉冲的波形和信噪比,对频域影响很小。     

马丁内兹型啁啾脉冲放大系统高阶色散的混合补偿

采用光线追迹法对含有马丁内兹型展宽器的CPA系统的各阶色散进行了系统的理论研究，提出了引入适当负三阶色散量以补偿五阶色散的总体色散的混合补偿方法.该方法能够获得比采用仅补偿二、三阶色散的逐阶色散补偿法更接近傅里叶变换极限的超短脉冲. 关键词： 啁啾脉冲放大 马丁内兹型展宽器 色散补偿     

啁啾高斯脉冲经啁啾光纤光栅反射后的传输特性

在考虑侈阶和高阶色散的情况下,给出了啁啾高斯光脉冲被啁啾光纤光栅反射后在光纤中传输时脉冲展宽的解析析式,。讨论了啁啾光栅脉减压缩和色散补偿中的几个重要问题。以线性啁啾光纤光栅为实例进行了数值计算,发现了脉冲殿宽的对称性质,最后提出一种新颖的可用于估算脉冲受光纤光栅作用后脉宽展宽的简单办法。     

高阶色散效应常系数Ginzburg-Landau方程自相似脉冲演化的解析分析

采用自相似分析方法,基于常系数高阶色散的Ginzburg-Landau方程,通过分离变量法得出了高阶色散效应自相似脉冲演化的解析解,给出了自相似脉冲的振幅、相位、啁啾以及脉冲宽度的一般表达式.研究表明,在增益光纤的二阶正常色散区域,同时考虑高阶色散和增益色散双重效应影响下演化的自相似孤子脉冲仍然保持线性啁啾;振幅解析解的三阶色散效应显著.这与数值计算的结果非常一致. 关键词： 三阶色散 Ginzburg-Landau方程 自相似脉冲 二阶正常色散     

啁啾脉冲放大系统展宽压缩器各阶色散分析

 通过在光程差中增加相位校正项,重新推导了更为完善的压缩器各阶色散解析式。并对压缩器的各阶色散作了光线追迹的模拟计算,得到与解析式完全一致的计算结果,从而验证了解析式的正确性。基于解析式和光线追迹的方法,更加系统完善地对比较常用的Offner展宽器的各阶色散进行了研究,分析了入射角、光栅与凹面镜距离对其各阶色散及剩余各阶色散的影响。同时,还对非匹配的展宽压缩系统的剩余色散的影响因素进行了讨论。     

新型无象差展宽器色散量的光线追迹计算法

对无象差展宽器的结构进行了改进，利用光线追迹法计算出其色散量，分析了展宽结果与展宽器各参量的关系，数值模拟了飞秒脉冲的展宽过程，为该展宽器的优化设计与精细调节提供了依据。     

飞秒脉冲放大器中色散的计算和评价方法

用光线追迹法论证了光栅球面镜系统与普通的光栅对系统是一对相位共轭元件,并提出了光栅球面镜系统色散的解析计算公式,以及对一个典型的放大系统做了模拟.模拟结果表明,对于一个放大系统,存在一个最佳的材料色散,用它可以获得最大的无色散带宽. 关键词： 飞秒激光放大器 展宽器 压缩器 色散补偿     

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.     

Theoretical and experimental studies on a compact stretcher with large spectral bandwidth and high transmission efficiency

To ensure safe and effective amplification for the chirped pulse amplification laser facility, many factors such as pulse spectral width, pulse duration, grating parameters and incidence angle parameter are considered carefully in the design of the pulse stretcher. A compact four pass Offner stretcher design is given out. Experiment results show that the stretcher has broad spectral width, large stretching ratio and high transmission efficiency. By comparison, the calculated result of the dispersion effect on the pulse duration is completely consistent with the experiment result.     

自锁模钛宝石激光器中的光谱调制和双脉冲运转

 在自锁模钛宝石激光器中，除可形成传统的单脉冲外，在适当的条件下，还可产生双脉冲。本文运用广义脉宽公式单独计及棱镜系统的色散，用分步富氏法数值求解非线性薛定谔方程，在脉宽自洽的判据下，模拟了双脉冲的形成过程。结果表明，小量的净负色散配合强的啁啾是形成光谱调制的条件。双脉冲只产生在有限的参数范围内且极易被破坏。     

负啁啾脉冲在正负色散光纤中传输特性研究

对负啁啾脉冲在正常色散光纤中传输特性进行了数值分析和实验研究，数值分析与实验结果基本一致。数值分析和实验证明正常色散光纤不仅能压窄负啁啾的脉宽而且能压窄频谱，采用正常色散光纤消啁啾后用色散位移光纤为传输媒质成功地进行了一阶和高阶孤子传输。     

Parameters optimization and phase analysis of decentered grating stretchers

A decentered grating stretcher for chirped pulse amplification systems is analyzed with oblique meridional ray tracing. Several formulae and conclusions are developed to design and optimize the stretcher. On basis of an analytical phase expression with an explicit significance, the expressions of the second-, third- and approximate fourth-order phases at the central wavelength are presented with only independent variables. These simplify the parameter design for this kind of stretcher and the phase compensation design of the whole amplifier system, which has been demonstrated with a practical example.     

5GHz的16.2ps超短光脉冲的产生

对采用法布里－珀罗腔和正常色散光纤联合消啁啾进行了理论和实验上的研究，实验得到啁啾小于孤子形成临界值，重复频率为５ＧＨｚ、脉宽为１６．２ｐｓ的超短光脉冲，并对消啁呼后的超短光脉冲进行了孤子传输实施。     

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。