双光子激光器的速率方程理论

用速率方程的方法研究了双光子激光器和双光子激光放大器,得到了双光子激光器的基本方程,同时研究了稳态解的稳定性问题。用计算机模拟计算了大范围偏离稳态值时的时间演化。双光子激光器必须有高于阈值的集居数反转和起动的触发脉冲。讨论了产生巨脉冲的方法。根据已知的数值指出建立双光子激光器的可能性,无多普勒加宽的双光子激光器要求低得多的阈值和苛刻得多的频率匹配,但可望在激光光谱学和基准测量中得到应用。双光子激光放大器对波形有严重的畸变,并对输入脉冲的强度存在着强烈的非线性依赖关系。     

不同宽带脉冲在钕玻璃放大器中的幅频效应

宽带脉冲在钕玻璃放大器中传输时,由于受到增益窄化和增益饱和效应的影响,脉冲频谱将受到调制,从而产生边带丢失或者频谱两侧失衡,进而导致脉冲时间波形产生调制。针对不同的宽带光源模型,数值模拟了放大器输出波形的幅度调制,分析了增益带宽、输入脉冲带宽及增益曲线中心波长相对输入脉冲中心波长的偏差等因素对输出脉冲调制度的影响。结果表明:不同的宽带光源脉冲经过钕玻璃放大器后,均会产生不同程度的幅度调制;啁啾堆积脉冲比正弦相位调制脉冲产生的幅度调制小。     

高稳定激光脉冲波形精密调控技术研究与应用

提出了基于激光脉冲波形精密调控和能量稳定性控制的双回路同步闭环设计方法,进而在任意波形发生器与预放大系统输出处建立脉冲波形闭环控制系统,在保偏大模场光纤放大器和再生放大器间建立能量稳定性闭环系统。依托大口径高通量实验平台,实现了激光脉冲波形的快速高稳定精密调控,脉冲波形闭环精度优于2%（RMS）,脉冲能量稳定性优于5%（PV）。该技术成功应用到物理实验正式发射中,常规整形脉冲波形的功率准确度优于2%,相关结果有力支撑了ICF激光驱动器激光参数精密调控设计。     

光纤放大器中的受激布里渊散射阈值

 从受激布里渊散射(SBS)耦合波理论出发,根据双包层光纤放大器中的受激布里渊散射阈值模型,理论仿真了信号带宽、纤芯直径、放大器增益对SBS阈值的影响,并从实验上研究了单频百纳秒脉冲信号在掺镱双包层光纤放大器中的受激布里渊散射现象。实验中输入脉冲信号重复频率1 Hz,脉宽200 ns,对不同的输入脉冲信号放大,前向放大脉冲在脉冲能量660 nJ、峰值功率3.3 W时出现畸变,产生后向SBS窄脉冲,达到了SBS阈值,实验计算的SBS阈值与理论分析结果基本一致。     

终态寿命对钕玻璃激光放大器的影响

本文用电子计算机模拟研究了终态寿命对钕玻璃激光放大器的影响。结果表明,对于一个φ20×480mm的钕玻璃激光放大器,当钕玻璃的终态寿命从100ns减小至1ns时,它对脉宽为20ns、能量密度为2.0J/cm²的输入脉冲的影响表现在:增益增加～20％;脉冲峰位畸变减小～20％;以及放大器的饱和长度减小～30％。 关键词：     

准连续激光调制吸收光谱的解调方法研究

针对准连续激光调制吸收光谱谐波信号的解调,设计了一种专用的准连续软件锁相放大器,对采集的数据做有效性判断、 无效数据滤除、 数字相敏检测、 数字滤波等处理,实现了准连续激光调制吸收光谱的谐波信号解调。 构建气体检测实验系统,对准连续软件锁相放大器和商品化的高性能锁相放大器进行了对比实验,结果表明,使用准连续软件锁相放大器的Allan方差比后者小1个数量级、 检测限低2倍。 并能够解决小占空比时的信号失锁问题,具有小的信号波形失真。     

超短脉冲在放大介质中传输特性研究

利用非线性薛定谔方程,详细研究了放大介质的增益窄化和增益饱和效应对超短脉冲在放大介质传输特性的影响,以及传输过程中B积分的影响.在此基础上,对超短脉冲放大系统的逆问题进行了研究,即在给定放大系统参数和满足物理实验要求的输出脉冲波形前提下,求出相应的输入脉冲波形.     

紫外超短脉冲激光放大过程中脉宽压缩的方案设计

采用放电泵浦KrF准分子激光放大器放大波长为248.4nm的紫外超短脉冲激光。对于能量为0.7mJ、脉宽为550fs的输入脉冲,在光束直径保持10mm不变的条件下,能量放大到15mJ,脉宽展宽到1200fs。为了压缩输出脉冲宽度,分析了群速度色散和自相位调制效应对脉宽展宽的影响。利用棱镜对,采用4种不同的实验方案对脉冲引入负的线性频率啁啾,以补偿KrF准分子激光放大器CaF2窗镜中的群速度色散和自相位调制对脉冲引入的正的线性频率啁啾。结果表明:在放大器之前放置棱镜对的方式可以在保持输出脉冲能量为15mJ的同时,在棱镜对间距为110cm的条件下,将输出脉冲宽度压缩到370fs,输出波长为248.4nm、带宽为0.4nm。     

神光-Ⅲ原型装置初步的激光脉冲整形实验

针对物理实验要求的三台阶整形脉冲(脉冲宽度比为1.5 ns:1ns:0.5 ns,幅度比为1:4:16),在神光-Ⅲ原型(TIL)装置上开展了脉冲时间波形整形实验研究。首先,针对发射目标利用激光性能仿真模型预测注入激光系统的激光能量和脉冲波形。然后,在脉冲整形后进行不同功率的激光发射对脉冲波形进一步修正:利用实验测量的频率转换效率修正各光束1ω能量和1ω脉冲波形;通过拟合实验测量的能量数据修正注入激光能量;通过增益-通量曲线修正注入激光脉冲波形。最后,将各束注入脉冲波形再次折中作为脉冲波形调整的最终依据。实验结果表明,对靶面要求的3ω-3 ns-0.5 kJ(单束)的三台阶整形脉冲,8束脉冲波形与要求比较一致;三个台阶的束间瞬时均方根功率不平衡分别约为30%,10%和5%。     

阴极适应多丝室电荷灵敏放大器的研制

 电荷放大器是粒子描迹仪系统中一个重要组成部分，它的目的是把多丝正比室输出的弱电信号进行放大并处理为准高斯信号以供CIA(电流积分型ADC）电路进行数字化。整个电路主要包括放大、成型两个部分。可把不同幅度的输入脉冲放大成型为宽度600ns的准高斯波形。     

双布里渊放大池放大控制脉冲波形的研究

提出一种主放大池与修整放大池相结合的双布里渊放大池放大控制脉冲波形的新方法.在主放大池中，通过调节抽运光与种子光的延迟时间，完成对脉冲波形的整体控制；而在修整放大池中，通过调节双池间距，完成对脉冲波形、尤其是对脉冲前沿的微调.实验研究了双池间距对脉冲波形的影响，得到脉冲波形随双池间距的变化规律.结果表明：相遇时间及双池间距是控制脉冲波形最重要的参数.此双布里渊放大池系统可以方便地控制脉冲波形，尤其可以微调脉冲前沿. 关键词： 受激布里渊散射 布里渊放大 脉冲波形控制     

光参量啁啾脉冲放大的逆问题

针对光参量啁啾脉冲放大的逆问题,即如何在给定输出信号光脉冲波形的前提下,通过计算得到输入信号光脉冲波形,提出了相应的计算模型和方法.以分步傅里叶变换和四阶龙格-库塔法为基础,通过数值拟合等方法,建立了输入-输出信号光强之间的定量关系.分别以预期输出信号光脉冲为啁啾高斯脉冲以及具有特定形状的整形脉冲为例,通过逆算得到了相应的输入信号光脉冲波形.研究结果表明,该逆算方法具有原理简单、计算快速准确等优点,可为激光脉冲整形设计提供参考. 关键词： 光参量啁啾脉冲放大 逆问题 啁啾脉冲 脉冲整形     

受激布里渊散射光限幅输出波形控制研究

数值模拟了种子场诱导受激布里渊散射光限幅过程的限幅输出波形特性.得到利用种子场控制限幅脉冲波形的规律：选取种子场脉冲宽度为抽运脉冲宽度的五倍，抽运脉冲相对于种子脉冲的延迟时间控制在与抽运脉冲宽度相当时，限幅输出波形最佳.限幅输出波形同时受抽运光功率影响，随抽运能量的增加，限幅脉冲功率不断下降，直至趋于0. 关键词： 受激布里渊散射 限幅输出波形 注入种子     

Ladder型三能级介质中传播的少周期激光脉冲的空间分布

利用由时域有限差分法和预估校正法求得全波Maxwell-Bloch方程的数值解,研究少周期超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中传播时脉冲及介质粒子布居的空间分布.结果表明,脉冲及介质粒子布居的空间分布规律随脉冲面积的改变而发生明显的变化.当脉冲面积较小时,脉冲形状不规则,振荡次数较多;当脉冲面积较大时,脉冲形状变得较为规则,振荡次数明显减少.随着脉冲面积的增大,脉冲振幅和传播速度逐渐增大,各能级粒子布居振荡次数增多,不同时刻的脉冲和粒子布居空间分布的变化明显减小.粒子布居的空间分布与脉冲的空间分布密切相关.     

Effect of spherical aberration and surface waves on propagation of lens-coupled terahertz pulses

Spatiotemporal measurements of a near-single-cycle terahertz pulse emitted from a photoconductive switch terahertz (THz) source show the effects of spherical aberration and surface waves on the pulse shape. The measured phase front has a swallow-tail shape described by catastrophe theory that contributes to the concentric ring structure of THz beam profiles. A time-of-flight model shows that the pulse shape is due to propagation along a cusp caustic and enhancement of the wings of the swallow-tail pulse is caused by surface waves.     

不同波形脉冲激光的时域误差对相干合成的影响

相干合成技术是实现高功率、高亮度光纤激光系统的重要技术途径.然而, 脉冲激光阵列中常常存在时域误差,这将影响脉冲激光的相干合成效果. 建立了脉冲激光存在时域误差时的相干合成理论模型,并在不同波形(方波、三角波、正弦波) 的脉冲激光存在时域误差时,对相干合成光束在远场的脉冲波形、峰值功率、 光强分布和桶中功率(PIB)等特性进行了数值计算和对比分析.计算结果表明: 方波脉冲激光相干合成光束的脉冲波形受时域误差影响严重,光强分布和PIB随着时域误差 的增大发生线性变化;三角波脉冲激光相干合成光束的脉冲波形和峰值功率受时域误差 影响严重,光强分布和PIB在时域误差较大时随着时域误差的增大发生较为剧烈的变化; 正弦波脉冲激光相干合成光束具有较好的输出特性,在两路正弦波脉冲激光相干合成中, 将两脉冲之间的时延控制在脉冲持续时间的10%以内,就能取得良好的合成效果.     

抽运光对双布里渊放大池放大控制脉冲波形的影响

在传统的独立双池结构的受激布里渊相位共轭镜中,引入修整放大池,采用主放大池与修整放大池相结合的双布里渊放大池结构控制脉冲波形,主放大池控制脉冲的整体波形,而修整放大池对脉冲波形进行微调. 研究了抽运光功率密度对双布里渊放大池放大控制脉冲波形的影响,得到了不同抽运光功率密度下,脉冲波形随双池间距的变化规律. 研究表明,抽运光功率密度决定了种子光的放大效率,是控制脉冲波形的重要参数. 关键词： 受激布里渊散射 布里渊放大 脉冲波形控制     

修整放大池对双布里渊放大池控制脉冲波形的影响

在传统独立双池结构的受激布里渊相位共轭镜系统中,引入修整放大池,采用主放大池与修整放大池相结合的双布里渊放大池放大控制脉冲波形.主放大池控制脉冲的整体波形,而修整放大池对脉冲波形,特别是脉冲前沿进行微调.修整放大池池长对双布里渊放大池放大控制脉冲波形的影响进行了理论研究和实验验证,得到了不同情况下脉冲波形随双池间距的变化规律.研究表明修整放大池池长决定放大光前沿的放大效率,是控制脉冲波形的重要参量.     

单延迟三阶,四阶相关函数确定超短光脉冲形状

本文提出用单延迟三阶、四阶相关函数,经傅里叶交换获得脉冲形状的方法.在实验上用克尔快门测量了YAG被动锁模激光脉冲的三阶和四阶相关函数,并用该方法获得脉冲形状.文中还讨论了脉冲对称性对恢复脉冲的影响.     

Pulse Evolution Characteristics in Self-Similar Mode-locked Fibre Laser

A self-similar mode locked fibre laser is studied based on a numerical model. By introducing a dimensionless factor k to characterize the pulse shape, the self-similar pulse evolution, formation and the temporal and spectral shape changes due to the elements in the cavity are investigated throughout the laser cavity. The results show that in the self-similar mode locked fibre laser, self-similar pulse is first formed in the single-mode fibre, which is then amplified in the gain fibre. Gain bandwidth has a small influence on pulse shape, so high energy self-similar pulse can be obtained after amplification. Because net cavity dispersion directly influences the pulse width as well as peak power after compression by a pair of gratings, which can determine the pulse self-similar evolution, it is very important to control the net cavity dispersion to a certain range to obtain self-similar pulses.