超短超强激光脉冲在空气中长距离传输的研究进展

 介绍了超短超强激光脉冲在空气中长距离传输的最新研究进展,并分析了目前该项研究的几种理论模型,重点介绍了动态空间补给模型所给出的耦合方程及其研究结果,分析了不同情况下长距离传输模型的适用性。     

宽带啁啾脉冲激光非线性传输过程中的时空微扰研究

基于非线性薛定谔方程推导出大啁啾脉冲的传输方程,利用微扰理论,分析了啁啾脉冲激光的时空不稳定性. 理论上比较清楚的阐述了宽带脉冲激光在大啁啾情况下,其时空噪声的相互影响与相互作用情况及脉冲啁啾对噪声微扰调制的影响,发现在相同γI₀(非线性系数与峰值强度乘积)的情况下脉冲啁啾对噪声调制的增长没有直接影响. 最后我们在实验上利用非线性介质对啁啾脉冲的空间小尺度自聚焦过程进行了部分验证,同时也在数值上对宽带啁啾脉冲的时间噪声调制的增长进行了模拟分析,发现实验结果和模拟分析结论 关键词： 时空不稳定性 宽带脉冲激光 啁啾     

宽频带光束非线性热像效应的实验研究

实验研究宽频带脉冲光束通过非线性介质时的非线性热像的形成过程,揭示了光束入射功率和脉冲宽度、介质厚度等因素对热像光强和位置的影响. 结果表明,与单纵模激光束一样,在宽频带脉冲光束情形下,非线性介质上游元件的模糊斑调制也可导致在下游共轭位置形成热像. 热像光强随入射光束功率的增加而增加;若脉冲能量一定,则热像光强随脉冲宽度的增加而减弱;若脉冲峰值功率一定,则热像光强随脉冲宽度的增加而增强. 关键词： 高功率激光 热像 宽带光束 小尺度自聚焦     

基于交叉相位调制的堆积脉冲非线性传输

基于子脉冲交叉相位调制的非线性相互作用,利用耦合非线性传输模型,对堆积脉冲的非线性传输和峰均比进行了研究.研究发现,当堆积脉冲的子脉冲间存在重叠时,在传输过程中时间相干会导致子脉冲间发生相互作用从而改变其脉冲质量.在不同的子脉冲延迟情况下,堆积脉冲的强度和峰均比随传输距离的变化而改变,且变化幅度均随子脉冲延迟的增大而减小.对于高斯型堆积脉冲,当归一化子脉冲延迟大约为3时其在非线性传输过程中保持脉冲形状基本不变;而对于超高斯型的堆积脉冲,归一化子脉冲延迟则约为2.2.     

超短脉冲光束传输缓变包络近似理论的失效和空间奇异性的形成与消除

研究了单周期或更短的超短脉冲光束在真空中的传输.结果显示,在此情况下缓变包络近似理论已不再有效,其失效的原因是,该理论导致了脉冲光束解的空间奇异性,并使脉冲光束不再具有符合物理意义的光束行为,而通过复解析信号的分析方法可以消除这种空间奇异性.给出了时间波形为Gauss,Hyperbolic Secant和Lorentz的脉冲光束奇异性的计算模拟,并给出了解决这些奇异性的复解析信号解.同样,会发现在脉冲光束超过一定的长度后两种解是一致的.     

单模光纤中受激喇曼散射对调制不稳定性的影响

基于修正的非线性薛定谔方程，利用线性扰动理论和数值方法研究了单模光纤中的调制不稳定性.由于受激喇曼散射的作用，使得喇曼增益谱叠加到光纤中的调制不稳定性增益谱上.这样，原本调制稳定的光纤正常色散区也出现了调制不稳定性；而在反常色散区，随着初始功率的增加，常规的调制不稳定性增益谱的增益和频谱范围均增大，而喇曼增益谱的增益增大但其频谱范围基本不变，这样导致常规的不稳定区域逐渐侵入并最终掩盖喇曼增益区.数值模拟验证了解析结果的正确性，并证明了利用反常色散情形下的调制不稳定性可以产生超短脉冲序列，但这种脉冲序列的进一步传输将会出现喇曼孤子自频移现象.     

带宽对强光束非线性成像的抑制效应

 宽频带激光驱动器中光束的传输与常规的窄带系统有很大区别。数值分析了宽带激光的成像这一非线性传输现象，并与窄带激光的成像特性进行了比较，发现宽带激光的热像位置和窄带激光基本相同，但宽带激光的热像强度比窄带激光低很多，说明宽带激光能很好地抑制非线性成像的形成。此外，通过改变脉冲啁啾和脉冲宽度两种方式分别揭示了带宽对非线性成像和光束匀滑的影响，发现不同带宽情形下热像的位置基本相同，均处于共轭位置处；热像的光强和热像处光束的调制对比度随着啁啾值的增大而降低，随脉冲宽度的增大而增大。由于受到群速度色散效应的作用，带宽能够阻碍热像的形成，并提高光束的匀滑度。     

激光带宽抑制光束小尺度自聚焦效应的条件

激光带宽有利于抑制光束的小尺度自聚焦效应,从而突破非线性效应的限制提高高能固体激光器的输出功率。研究表明,带宽抑制小尺度自聚焦效应的程度与带宽和脉宽之比密切相关,相同脉宽条件下带宽越大对空间小尺度自聚焦的抑制作用越明显,而带宽一定时随着脉冲宽度的增大,带宽的抑制作用则逐渐变弱。在实际的钕玻璃激光放大系统中,由有限的增益带宽以及增益窄化等因素所限制的带宽量,决定了在这类固体激光系统中需要脉冲宽度短至皮秒量级才能有效利用激光带宽抑制小尺度自聚焦效应,而对于长至数十皮秒,甚至纳秒量级的长脉冲而言,如此有限的带宽量对小尺度自聚焦的抑制几乎不起作用。     

宽带钕玻璃激光的高效三次谐波转换

提出了一种新颖的宽频带钕玻璃激光三倍频技术组合激光工作模式（宽带激光与窄带激光混频）方案。数值模拟研究表明:利用窄线宽钕玻璃激光脉冲,可以缓解宽频带激光谐波转换过程中群速度失配对转换效率的影响,从而提高宽带钕玻璃激光的转换效率;并且该方案可以与目前使用成熟的双和频晶体方案结合,从而能支持目前钕玻璃激光装置能达到的最大带宽约5 nm的高效三倍频（理论上效率达约80%）。     

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。