皮秒级BBO晶体光参量发生放大器中线宽的分析与计算

采用全量子理论，建立了皮秒级光参量发生放大器中自发参量辐射产生参量光线宽的数学方程，并对影响参量光线宽的各种物理机制进行计算机模拟、分析和比较。其结果是：在远离简并点时，所产生的参量光线宽很小，而在简并点附近，参量光线宽急剧增大；且泵浦光的发散角和在偏轴方向的泵浦光对参量光线宽的影响较大。这些结果对压缩光参量激光器的线宽具有重要的意义。     

基于交叉泵浦的受激电磁耦子散射非共线相位匹配方法

提出一种基于交叉泵浦实现受激电磁耦子散射的非共线相位匹配的方法，获得频率可调谐的窄带Stokes光输出。根据参量放大理论，推导出交叉泵浦受激电磁耦子散射的单程放大增益效率表达式，揭示了交叉泵浦实现受激电磁耦子非共线相位匹配的物理机制。实验上采用泵浦光在晶体侧面全反射的方式构建交叉泵浦，通过旋转晶体改变泵浦光全反射角，实现相位匹配条件的改变和输出Stokes光频率的调谐。输出Stokes光线宽为0.17 nm，波长调谐范围为1 068～1 076 nm。在15 mJ的泵浦能量下的输出能量为1.07 mJ，能量转化效率为6.8%。本研究为非线性参量转换过程中的相位匹配方法提供一种方案参考，尤其适用于泵浦光脉宽小于纳秒量级的短脉冲情况。     

泵浦光波形和脉宽对飞秒激光对比度的影响

 采用宽带数值模型，应用四阶龙格-库塔数值算法对三波耦合方程进行数值分析，研究了泵浦光的波形和脉宽在提高光参量啁啾脉冲放大系统输出飞秒激光对比度的作用。结果表明：在泵浦光脉宽较小的条件下，采用平滑的泵浦光波形更有利于提高飞秒激光对比度；在泵浦光脉宽较宽时，飞秒激光对比度得到很好地提高，而对泵浦光波形不敏感；但继续提高泵浦光脉宽并不能进一步改善飞秒激光对比度，而系统的转换效率却显著降低。     

光子晶体光纤产生飞秒超连续谱的实验研究

研究了飞秒脉冲经过光子晶体光纤时超连续谱产生的物理机制。采用输出波长可调谐的钛宝石光参量放大器作为泵浦源,光纤光谱仪测量不同泵浦功率和不同泵浦波长条件下光子晶体光纤产生的超连续谱的光谱图,对进行了归一化处理后的不同泵浦功率和不同泵浦波长条件下的超连续谱进行对比,分析影响光子晶体光纤超连续谱差异的物理机制。实验结果表明,当泵浦波长不变时,随着入射泵浦脉冲平均功率的增大,波峰增多,谱宽也逐渐加宽并伴随着出现能量向短波方向集中的现象,泵浦功率到达一定强度时,超连续谱的宽度最后到达饱和,谱的包络趋于稳定;入射光功率稳定在300 mW时,超连续谱的宽度和形状皆受到泵浦波长影响,在760～840 nm范围内,泵浦波长越长,波峰数越多,泵浦脉冲波长离零色散点越近,光子晶体光纤产生的超连续谱谱宽会越宽,超连续谱的形状相对越平坦。     

泵浦谱宽和测量带宽对 SPDC过程产生的光子对分布的影响

分析了泵浦光的谱宽以及测量所选用的滤波器的带宽对下转换产生的信号光和闲置光分布范围影响.分别给出当泵浦为单色波和飞秒脉冲时下转换的分布范围和符合宽度范围.并将理论结果与飞秒脉冲泵浦的自发参量下转换(SPDC)实验进行了对比,理论与实验基本吻合.     

泵浦波长对光子晶体光纤产生超连续谱的影响

采用钛宝石光参量放大器作为泵浦源,利用其输出波长可调谐性,研究了不同泵浦波长对光子晶体光纤中产生超连续谱的影响,结果表明光子晶体光纤中零色散点处的群时延和1.4 μm处的OH根离子的吸收对超连续谱的平坦度影响很大,并且泵浦波长离光纤的零色散点越远,产生的超连续谱平坦度越差,甚至在可见光区产生的各个频率峰还只是分离的,没有形成超连续谱.当泵浦波长为1.2 μm时,获得了带宽为300 nm~1350 nm的超连续谱,谱宽超过了两个倍频程.     

光参量振荡器线宽研究

对０．５３２μｍ波长光泵浦的ＢＢＯ光参量振荡器产生线宽的机制进行了详细分析和计算，结果与实验基本一致，实验结果表明泵浦光发散角是产生线宽的主要因素。文中的分析方法可推广至其它单轴晶体光参量振荡器线宽的分析。     

Quantum State Transfer via Adiabatic Passage

我们采用周期极化KTP晶体为非线性介质，通过光学参量振荡器运转于阈值以下的简并参量振荡过程，产生了单模正交压缩真空态光场，在泵浦功率为123mW，Local光功率为842uW，晶体温度为32．1摄氏度时我们使用平衡零拍探测法测得输出场噪声功率低于散粒噪声基准3．41dB。     

泵浦光偏振对简并四波混频信号影响的实验研究

本文研究了Rb原子气室中泵浦光偏振对简并四波混频信号的影响.实验中,一束泵浦光和探针光沿相同方向传播进入Rb原子气室中,另一泵浦光沿反方向传播进入.通过改变泵浦光的偏振,观察四波混频信号的变化.实验结果表明:当两束泵浦光的偏振平行时,四波混频信号较强;当两束泵浦光的偏振相互垂直时,四波混频信号消失.理论分析表明泵浦光干涉导致的原子布居数差光栅是简并四波混频信号产生的原因.     

四组份不同频率连续变量纠缠态光场的产生

量子纠缠态是开展量子信息工作的核心资源。提出在一块光学超晶格中通过有注入信号的非简并光学参量振荡级联一个和频过程,可以产生不同频率的四组份连续变量纠缠态光场的可行实验方案。首先泵浦光和注入信号光通过差频过程产生闲置光。然后泵浦光和闲置光在同一块光学超晶格中通过级联和频过程产生和频光。根据多组份连续变量纠缠的判定方法,从理论上证明泵浦光、信号光、闲置光与和频光场之间的量子纠缠特性。四组份纠缠特性随泵浦功率的增大而减弱,另外选取较大的注入信号功率、级联非线性过程的耦合参数和泵浦光衰减常数可以得到较好的四组份纠缠光场。该实验方案只用到一块光学超晶格就可以产生四色连续变量纠缠态光场,实验装置简单。     

长光纤中拉曼光子时间模式的影响因素研究

在有损耗、色散和自相位调制的影响下,通过分段分析法计算了自发拉曼散射光子的二阶相关函数,研究了长光纤中脉冲光泵浦下自发拉曼散射的时间模式特性。研究结果表明：在无色散和自相位调制的情况下,自发拉曼散射光子的二阶相关函数不受泵浦光损耗的影响,仅由泵浦光脉宽和拉曼光子相干时间之间的比值决定,与自发参量下转换光子的二阶相关函数具有相同的表达式;在有色散和自相位调制的情况下,由色散和自相位调制共同引起的泵浦光脉宽变化,以及泵浦光和拉曼光子间色散致走离,使拉曼光子的时间模式发生改变。自发拉曼散射光子的二阶相关函数取决于光纤损耗系数、色散参数和初始泵浦光脉宽等因素,不再与自发参量下的转换光子相同。     

半导体泵浦铷蒸气激光器阈值特性

以速率方程为基础建立理论模型,采用迭代计算方法,对单程端面泵浦铷蒸气激光器的阈值特性进行了详细研究。研究表明,铷室温度和长度对阈值泵浦功率密度的影响具有等价性,存在使阈值功率密度达到最小的最佳铷室长度与温度组合。泵浦光线宽对阈值功率密度的影响基本呈线性;泵浦光线宽越宽,泵浦光中心波长与铷原子吸收波长的偏移量对阈值功率密度的影响越小;存在最佳的铷原子吸收线宽,使阈值功率密度达到最小;为减小阈值功率密度,铷室窗口片应尽量考虑镀膜,谐振腔输出耦合率不宜大于80%。     

后向波参量振荡中的受激散射竞争效应

本文对在强泵浦条件下的简并四波混频及其后向波参量振荡特性作了理论分析。考虑受激喇曼散射的竞争效应,求得了简并四波混频后向波参量振荡信号强度与泵浦输入强度的关系。对硝基苯介质的理论结果与实验结果基本符合。理论分析还指出,由于存在与泵浦强度有关的衰减系数,使参量振荡信号强度与泵浦强度呈多值关系。 关键词：     

连续泵浦准分子宽带泵浦金属激光器泵浦阈值理论研究

基于四能级受激准分子宽带泵浦碱金属激光器(XPAL)的工作机理建立了连续波半导体激光器泵浦的四能级XPAL理论模型,该模型基于速率方程,考虑泵浦光线宽与伴峰吸收线宽,采用迭代算法求解,主要用于分析半导体激光器连续泵浦四能级XPAL系统的泵浦阈值特性。讨论了温度、蒸气室长度、泵浦光线宽、输出耦合率和惰性气体粒子数密度对泵浦阈值的影响,结果表明激光器存在一个最佳温度可以使泵浦阈值达到最小,且在最佳温度附近较大范围内泵浦阈值不会有较大变化。除此之外,对蒸气室长度、输出耦合率、泵浦光线宽和惰性气体粒子数密度的分析表明,相较于惰性气体粒子数密度,其他参数的变化对泵浦阈值的影响较小。而较高的惰性气体粒子数密度可以有效提升增益介质对泵浦光的吸收从而降低阈值。     

连续泵浦准分子宽带泵浦碱金属激光器泵浦阈值理论研究

基于四能级受激准分子宽带泵浦碱金属激光器（XPAL）的工作机理建立了连续波半导体激光器泵浦的四能级XPAL理论模型,该模型基于速率方程,考虑泵浦光线宽与伴峰吸收线宽,采用迭代算法求解,主要用于分析半导体激光器连续泵浦四能级XPAL系统的泵浦阈值特性。讨论了温度、蒸气室长度、泵浦光线宽、输出耦合率和惰性气体粒子数密度对泵浦阈值的影响,结果表明激光器存在一个最佳温度可以使泵浦阈值达到最小,且在最佳温度附近较大范围内泵浦阈值不会有较大变化。除此之外,对蒸气室长度、输出耦合率、泵浦光线宽和惰性气体粒子数密度的分析表明,相较于惰性气体粒子数密度,其他参数的变化对泵浦阈值的影响较小。而较高的惰性气体粒子数密度可以有效提升增益介质对泵浦光的吸收从而降低阈值。     

受激旋转拉曼散射效应对基频光光束质量的影响

 采用瞬态受激旋转拉曼散射(SRRS)和空间相位扰动模型，定量分析了泵浦光强度和脉冲宽度对基频光在空气长程传输过程中产生的SRRS效应的阈值距离和转换效率的影响，讨论了泵浦光空间相位畸变对长程传输后的基频光光束质量的影响。研究结果表明：SRRS效应的阈值距离随着泵浦光强度和脉宽的增大而变短；空间相位畸变对斯托克斯光和泵浦光的光强分布存在一定影响，对斯托克斯光相位分布的影响比对泵浦光相位的影响大；SRRS效应的存在将导致基频光光束质量明显变差，对谐波转换效率产生明显影响。     

甲基橙掺杂聚乙烯醇薄膜简并四波混频特性的实验教学研究

介绍了在近代物理实验课中开设甲基橙掺杂聚乙烯醇薄膜的简并四波混频特性的实验设计，论述了实验原理和实验中采用的非线性介质的结构与性能．研究了泵浦光与探测光之间的夹角等实验条件对实验结果的影响，得到了相位共轭光强度与探测光和泵浦光的关系．分析了实验中产生的信号光强度和反射系数的变化及产生这种变化的机制．     

周期极化LiNbO3脉冲走离效应分析

 建立了包含高阶群速色散的OPCPA 数值模拟程序，并以准相位匹配的周期极化的LiNbO₃(PPLN)参量放大器为例，在信号光是中心波长1 053 nm，脉宽100 fs的飞秒脉冲经展宽器展宽800 ps的啁啾脉冲，输入能量约0.6 nJ，泵浦光波长527 nm，脉宽3 ns，初始输入泵浦光强300 MW/cmLiNbO²，PPLN晶体的非共线角1.49°，极化周期9.7 μm的条件下， 对OPCPA过程前级的高阶群速色散引起的走离效应对泵浦光、信号光频谱和脉冲形状的影响等具体特性进行了数值模拟。结果表明：在合适的晶体长度下，高阶群速色散对参量转换效率的影响不大，但它对输出信号光的时间波形和频谱有较大影响，会引起脉冲时间形状畸变和频谱漂移。     

1.3μm量子通讯波段强度差压缩光的实验产生

利用输出波长为1.3μm的全固态单频红外激光器进行外腔倍频,获得稳定的外腔倍频红光激光输出,产生的红光用来泵浦由Ⅱ类非临界相位匹配的LBO晶体构建的光学参量振荡腔。在光学参量振荡器非简并运转的情况下,观察到了信号光和闲置光的强度差起伏的关联,实测强度差噪声压缩度为3.9 dB。     

超连续谱注入光参量放大的宽带1053nm飞秒脉冲产生技术

光参量放大技术在理论上既可以支持窄脉宽、也可以支持大能量输出，并且可以获得非常好的光束质量和非常高的信噪比，峰值功率可以大于10PW，是非常理想的强场物理和天体物理的实验研究平台，但由于其在时间同步、能量转换效率、增益稳定性方面的限制，它的实际输出功率非常有限。文中在100Tw钛宝石激光装置研究的基础上，结合快质子实验平台的研制要求和对光参量放大及产生技术、光参量放大增益稳定性技术已有的研究，有特色的提出了以800nm的飞秒脉冲作为泵浦光，利用光参量产生和光参量放大技术直接获得大能量的l053nm种子光。