不同波长条件KDP晶体的非线性光学性质研究

采用Z扫描方法系统的研究了KDP晶体在不同激光波长条件下的非线性光学性质.当λ=355 nm,功率密度为57.92 GW/cm2和λ=532 nm,功率密度为105.94 GW/cm2时,KDP晶体均呈现强烈的反饱和吸收和自聚焦效应,其非线性吸收系数和非线性折射率分别为6.50×10 -2cm/GW,1.17×10 -2cm/GW和8.02×10 -7cm2/GW,6. 14×10 -7cm2/GW;而在1064 nm波长,功率密度为347.95 GW/cm2时KDP晶体并未表现出明显的非线性性质.结果表明,在短波长的激光作用下,KDP晶体更容易产生非线性效应,双光子吸收是KDP晶体非线性吸收的主要机制.     

预应力对熔石英损伤的影响

采用ANSYS进行形变-应力模拟。对不同应力状态下的熔石英表面进行三倍频激光损伤测试,结果发现,预加压应力为0~50 MPa时损伤阈值有明显提高的趋势,用应力耦合作用对此给出了解释：0~50 MPa的预加压应力可以降低和抵消激光辐照产生的张应力破坏,大于50 MPa预应力的耦合作用会使得该处机械性能下降,另外,损伤增长在预应力存在时更容易发生。因此,0~50 MPa预加压应力时的表面预应力可以提高熔石英的抗激光辐照能力。     

用于相位恢复和滤波的光折变材料光学特性

采用后重氮偶合法,合成了一种新型含咔唑类聚磷腈有机光折变材料。采用氢谱核磁共振法,红外光谱法,紫外-可见吸收光谱法,热重法和差示扫描量热法对该聚合物进行表征和分析,结果表明,该聚合物具有良好的热稳定性,在230℃开始分解,450℃时基本分解完全。UV-Vis表明波长在360nm与570nm之间的宽的吸收带是由于共轭长度的增加产生的,因此可以调整参加偶合反应的重氮盐比例,来控制偶氮生色团功能组分的接入含量。在未使用外加电场及事先极化的条件下对聚合物进行了二波耦合与四波混频实验,证明了聚合物的光折变特性。得到聚合物P-2和P-3的二波耦合增益系数分别为38cm-1和53.6cm-1,聚合物P-2和P-3的四波混频衍射效率分别为2.7%和8.1%。     

基于远场的拼接光栅压缩池的设计

 利用傅里叶光学方法得到了失调拼接光栅压缩池输出光束的远场振幅表达式,建立了分析拼接光栅的各种误差的理论模型,得到了拼接误差对脉冲的影响是附加相位延迟和角度偏转。在要求远场的一倍衍射极限区域的积分能量分布达到理想情况下的90％的条件下,对于含有口径为40 cm、脉宽为0.1~10 ps脉冲的系统进行分析并分别得到了各种误差的容限。     

钕玻璃介质中强激光束传输特性的初步研究

由入射强激光束的强度或相位调制引起的小尺度纹波在经过非线性介质后,将产生强烈的自聚焦效应。在非线性相位延迟(B积分)超过一定值后,将严重影响光束的近场强度分布,甚至造成丝状破坏。数值模拟和实验研究了在一定强度调制下的光束经过钕玻璃介质发生自聚焦成丝效应的阈值条件,以及非线性传输的一般规律。可以通过模拟计算,给出高功率激光系统设计中的D-B判据。     

超短脉冲通过拼接光栅的远场分析

从惠更斯-菲涅耳原理出发,得到了含有色差项的1/4圆光束在焦平面上的光场积分表达式（对于光束口径）,以及具有不同相位延迟的4束1/4圆光束相干叠加后的光场表达式,并建立了该相干叠加场的远场的数学模型,并对光束口径为10 cm,焦距为200 cm,脉宽1 ps的实例进行了模拟,得到了单光束、4个子光束间无相差和存在相位差三种情况下的远场强度分布图。结果表明,单束1/4圆光束的远场不再中心对称,而是轴对称;当子光束间存在π相位差时远场将出现明显的焦斑分裂,因此光栅拼接应将束间相差控制在远小于π的水平上。     

双程放大实验中自激振荡的抑制

 通过对国内首次采用离轴式构型的高功率固体激光器双程放大实验中自激振荡的实验,分析了自激振荡产生的原因,在不需增加隔离器的情况下得到了抑制自激振荡的方法,从而为解决多程放大实验中的自激振荡问题提供了具体的指导方法。     

用于快点火研究的超短脉冲的相干合成

 利用傅里叶光学方法，建立了一个基于远场的多束超短脉冲相干合成的理论模型。研究了一个口径为50 cm，脉宽为1 ps的超短脉冲相干合成系统的各种误差对脉冲远场时域和空域特性的影响。结果表明：若要求远场的一倍衍射极限区域的积分能量分布达到理想情况下的90％，该系统的相位延迟误差小于0.63，沿x方向角度误差小于0.37 μrad，沿y方向角度误差小于0.34 μrad；若要求远场叠加脉冲的时域展宽小于25％，系统的剩余啁啾因子应小于1.32(不考虑相位延迟)或1.52(考虑0.63的相位延迟)。     

熔石英光学材料紫外皮秒激光损伤的瞬态特性研究

光学元件激光损伤是限制高功率激光装置输出能力的关键因素,为了理解光学元件激光损伤过程,提高光学元件抗激光损伤性能,利用偏振阴影显微镜成像技术和光电探测技术研究了紫外皮秒激光诱使熔石英光学元件损伤的时间分辨动力学过程。结果显示了紫外皮秒激光作用过程中冲击应力波的传输特性、瞬态吸收的演变过程以及裂缝的发展过程。结果表明,冲击应力波的传输速度约为6.9μm/ns;532nm波长的激光瞬态吸收在激光作用之后2.5μs时激光吸收达到最大值,之后缓慢下降,整个持续时间可达50μs以上;损伤裂纹在7.5ns时刻就基本停止增长。研究结果对理解皮秒激光的损伤机制有重要意义。     

超短脉冲经过小数值口径透镜的聚焦特性

 从亥姆霍兹方程出发，考虑透镜的色差和球差，得到了超短脉冲经过小数值口径透镜后光场的解析表达式；利用数值模拟得到了旁轴焦平面和边缘焦平面上光场强度的时空分布，以及聚焦区域内轴上点的强度分布图，并分析了色差和球差的大小对它们的影响。由于通过透镜中心和边缘之间的大部分脉冲产生了干涉相消，因此在旁轴焦平面与边缘焦平面上都出现前、后两个峰值相差很大的脉冲，并且随着球差的增大，两峰值差更大了；聚焦区域内轴上点的强度分布基本是对称的，强度最大点不是出现在旁轴和边缘焦平面上，而是在它们之间的某个位置，并且随着球差的增加，该位置将向聚焦区域的边缘靠近。