氮气中非共线双光丝诱导的轴向三次谐波调制的实验研究

采用等频非共线双光丝诱导的方法,在氮气中对轴向三次谐波光谱的调制进行了实验研究。其中光丝由中心波长820nm、脉宽70fs、重复频率10Hz、单脉冲能量分别为3mJ和7mJ的诱导光和激发光,经凹面镜非共线聚焦到氮气样品池中形成。实验中发现,当两束激光在时空交叠时,激发光束轴向三次谐波光谱的强度、中心波长和谱宽强烈地依赖于双光束间的时间延迟和气压。伴随延迟量的变化,实验中出现了光谱增强以及光谱加宽、变窄的现象。在氮气气压约为0.16MPa,诱导光束超前约20fs时,非共线双光束激发可使激发光轴向三次谐波信号强度提高约60倍,同时其谱宽由15nm加宽至25.8nm,频率带宽达100THz。     

空气中激光等离子体通道的三次谐波光谱特性研究

对不同条件下强激光在空气中形成等离子体通道的三次谐波光谱特性进行了研究。单脉冲能量12mJ,脉宽30 fs,重复频率10 Hz,中心波长795 nm的飞秒激光脉冲经0.5 m焦距的凹面镜聚焦,在空气中形成了等离子体通道,并在前向观测到谱线半峰全宽(FWHM)为15 nm的三次谐波。随着脉冲啁啾的变化,三次谐波的光谱出现红移或兰移,当激光脉冲附带 1.3×105fs2的二阶色散时,三次谐波谱线红移且谱峰强度增长了两倍。同时,通过改变可编程声光色散滤波器(AOPDF)光谱调制的位置(Hole position),三次谐波的光谱也发生频移。     

双色场下紫外超短脉冲的频谱展宽

当共线传输的双色强激光脉冲满足时间重叠时，其等离子体通道间将出现强烈的耦合作用，由此引起的交叉相位调制可产生强烈的非线性效应，使紫外超短脉冲的频谱展宽效应得到增强.将由钛宝石激光系统经三倍频得到的能量为045 mJ、带宽为15 nm的紫外脉冲和能量为71 mJ的近红外脉冲共线聚焦后，在氩气样品池中分别诱导产生等离子体通道，发现紫外脉冲光谱受到明显调制.调制后的光谱半高全宽增至64 nm，为聚焦前谱宽的4倍，是单束紫外脉冲成丝时谱宽的25倍.实验着重研究在不同时间延迟、耦合位置和气体压强情况下，双 关键词： 紫外超快脉冲 双色光丝 非线性效应 光谱展宽     

氩气中飞秒超强紫外激光成丝的实验研究

中心波长808 nm,脉宽70 fs的钛蓝宝石激光系统三倍频后产生的中心波长268 nm、带宽1.5 nm、单脉冲能量0.58 mJ的紫外超快激光光源经凹面镜聚焦后注入到样品池氩气中,由强场非线性效应诱导形成了等离子体通道,并对紫外激光脉冲光谱进行展宽.实验着重研究了268 nm波段的紫外激光成丝特点,以及在不同气体压强、聚焦长度、气体种类等条件下紫外光丝对光谱的调制作用.在2.2×105Pa氩气气压、焦距1000 mm条件下,可以获得光谱宽度3.3 nm,加宽为人射紫外脉冲的2.2倍.实验观察到压强和聚焦长度的增加都有利于等离子体通道的增加,有利于光谱展宽.紫外激光诱导的等离子体通道为在紫外波段内获得极端超快激光脉冲提供了有效的途径.     

空气中等离子光栅诱导探测光丝三次谐波辐射放大的实验研究

对探测光丝的不同位置与等离子光栅相互作用和探测光丝作用到等离子光栅不同位置引起三次谐波的增强进行了实验研究.研究发现,探测光丝的三次谐波信号强度对于探测光丝不同位置与等离子光栅相互作用和等离子光栅内部钳制的激光强度具有极强的依赖关系.与等离子光栅相互作用,三次谐波信号与等离子光栅基波信号的相位匹配与否是解释探测光丝三次谐波信号强度变化的关键.控制探测光丝以小角度与等离子光栅相互作用是实现探测光丝三次谐波信号有效放大的最佳途径.     

飞秒激光成丝过程中由等离子体光栅引起的超连续谱增强与转移

在飞秒宽带激光脉冲成丝过程中, 由于双光束干涉效应而形成的空间等离子体光栅, 研究了空气中飞秒宽带激光脉冲成丝所产生的超连续谱增强效应, 并进一步观测到泵浦光脉冲成丝产生的超连续谱能量向较弱的未成丝的探测光脉冲转移, 有效拓展探测光脉冲带宽的新现象. 通过基于布拉格衍射特性的理论计算较好地解释了实验结果.     

超短脉冲光参量振荡器中TEM_(01)模经典增益的实现

用中心波长为850nm,重复频率为76MHz,脉宽为130fs的飞秒脉冲光产生二次谐波,泵浦TEM01模的同步光学参量振荡器,实验上获得了TEM01模大约4倍的经典增益,并给出了理论分析。这是产生高阶模飞秒脉冲光非经典频率梳的重要步骤,理论预计该增益下可以得到-2.20dB的TEM01模脉冲压缩光。     

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。     

OPA泵浦保偏光子晶体光纤产生超连续谱和非线性特性的研究

采用波长可调光参量放大器作为泵浦源,对保偏光子晶体光纤的超连续谱的产生和非线性特性进行了实验研究.将光参量放大器产生的中心波长为1.27 μm,脉宽约为250 fs,重复频率为250 kHz和单脉冲能量只有92 nJ的光脉冲耦合进0.2 m长的保偏光子晶体光纤,实验中观察到了光谱展宽和非线性效应,在1.3 μm 波长区域获得了谱宽为83 nm (1.2486 ～1.3318 μm)的超连续谱.     

激光波长对水中金属元素激光诱导击穿光谱探测的影响

针对激光诱导击穿光谱(LIBS)在海洋应用中的问题,对1 064和532nm两个激发波长下水中LIBS光谱特性进行探测分析,以比较其烧蚀效果。通过激光诱导等离子体的时间分辨光谱,分析水下等离子体电子密度随时间的演化规律,1 064nm激光诱导等离子体寿命约为1 200ns,而532nm激光激发情况下等离子体寿命仅约为600ns。基于光在水中的传输特性和LIBS的实验结果,建立了获得最佳LIBS探测效果所需的入水前激光脉冲能量Eiopt(r)与探测距离r的关系,并应用到水下原位探测的模拟分析。结果表明,当探测距离不大于5cm时,所需的入水前1 064nm激光单脉冲能量小于100mJ,该激发波长可用于LIBS的水下探测;当探测距离增至10cm时,所需的入水前532nm激光单脉冲能量只需30mJ左右。因此,当原位探测距离增加时,则需考虑选择532nm激光作为烧蚀光源。