Generation and measurement of complex laser pulse shapes in the SG-Ⅲ laser facility

The generation and measurement of complex ultraviolet laser pulse shapes is demonstrated in the SG-III laser facility. Relatively high contrast ratio of 300∶1 required by the physics experiment is achieved and successfully measured. Two continuous main shots validate the reproduction and the stability of the pulse shape, which provide solid foundation for precise physics experiment and laser power balance.     

兼容多波长及多脉宽输出的频率转换系统设计

通过对多种频率转换方案的深入对比分析,设计了一套兼容多波长及多脉宽高效输出的频率转换系统。采用"Ⅱ+Ⅱ"类双晶体级联的方式,可以实现"偏振失配"三倍频和Ⅱ类双晶体正交级联二倍频两种模式间的快速切换。通过数值模拟程序优化了晶体构型,结果表明,当两块晶体厚度均为10mm时,可以兼顾低功率长脉冲和高功率短脉冲对效率和稳定性的需求。     

高功率激光装置中鬼光束的计算机分析

 利用自行开发的CatchGhost软件,全面快速地对某近轴光学系统中危害性鬼点的位置和能量进行了精确的计算,为装置的设计和运行提供了支持。该软件可在较短时间内完成超大量的计算,能一个不漏地分析系统中的鬼点,并较准确地计算鬼点的能量和位置,进而自动筛选出危害性鬼点。计算中考虑了与能量相关的反射率、增益、损耗、元件卡光及小孔板等因素,使得计算结果具有很高的准确度和实用价值。     

三类构型激光脉冲压缩器光栅拼接误差容限比较

建立了包含拼接光栅的三类典型构型(双程Z型、X型及菱型)激光脉冲压缩器的理论模型. 利用光线追迹法计算压缩器引入的相位变化,结合傅里叶变换的方法仿真分析并比较了各压缩器相应的光栅拼接误差容限. 以远场焦斑峰值能量下降到理想值的0.9倍为限确定了三类压缩器光栅拼接误差容限,明确了不同构型激光脉冲压缩器对拼接误差的敏感程度. 这对脉冲压缩器的选型和设计具有指导意义. 关键词： 光栅拼接 脉冲压缩 误差容限 光线追迹     

利用光孤子机制实现超宽范围波长调谐的理论和实验研究

以获得光参量啁啾脉冲放大系统主激光与抽运光两种波长、宽带、超短脉冲的产生及精密同步为目标,探索采用光孤子机制实现超宽带宽范围的可调谐超短脉冲产生. 数值模拟了孤子传输过程中的时域-频域演化过程及与其他非线性效应的相互作用过程和特性. 实验验证了利用光孤子机制产生可调谐脉冲的方法. 同时还观察到孤子的形成、分裂、自频移等现象,在可见光到近红外波段都演示了波长可调谐的输出特性,并且与理论分析结果符合较好. 关键词： 光参量啁啾脉冲放大 可调谐脉冲产生 非线性薛定谔方程 孤子机制     

使用多光谱手段研究熔石英断裂机理

熔石英玻璃是高能激光系统中不可缺少的光学材料,其损伤问题一直是限制系统能量提升的瓶颈之一。通过纳秒激光脉冲诱导熔石英玻璃样品产生断裂,并使用多光谱手段对断裂前后样品进行检测,从而在实验和理论上了解了样品断裂形貌及内部相变结构成因,并从宏观到微观上统一解释了断裂形貌和相变结构的关系。在激光等离子冲击波作用下,熔石英发生断裂,且冲击波作用过程中在玻璃内部产生了推动裂纹扩展的尖端环向应力。在尖端环向应力作用下,不同损伤区域形成了不同扩展速度和长度的裂纹,按照裂纹形貌特性差异可以将断裂区分为雾化区、羽毛区、镜面区三个部分。使用透射光谱、能量散射光谱检测损伤前后样品,发现裂纹的产生引起了玻璃透过率和带隙的下降,且断裂区出现氧原子游离或缺失;使用Raman光谱检测样品损伤前后不同形貌区,发现等离子冲击波使熔石英中Si—O—Si键断裂并发生重组,导致镜面区、羽毛区、雾化区三元拓扑环和四元拓扑环宏观上对应的斯石英相和柯石英相的相对含量依次升高,破坏了材料的固有原子结构特性,使材料断裂区向高密度相转变。氧游离的发生会在玻璃内部产生的大量缺陷,从而使得玻璃透过率及带隙下降,严重影响了玻璃的性能。     

纳米光纤的色散特性及其超连续谱产生

通过数值计算，分析了纳米光纤的色散特性，并比较了纳米光纤中不同直径和不同材料的色散特性.结果表明：二氧化硅纳米光纤有两个零色散波长，随光纤直径的增大，其色散曲线趋于平坦，零色散波长也随之发生改变；硅光纤只有一个零色散波长，且随着直径的增大，零色散波长向长波方向移动.采用广义非线性薛定谔方程来描述超短激光脉冲在纳米光纤中的传输演化过程，利用分步傅里叶方法求解方程.比较了超短脉冲在光纤不同色散区传输时，色散对超连续谱产生的影响以及脉冲波形的演化.在正常色散区，超连续谱谱宽很窄，而在零色散区和反常色散区则可产生 关键词： 色散 超连续谱产生 非线性光学 纳米光纤     

飞秒脉冲在熔石英玻璃中超连续谱产生的研究

从非线性薛定谔方程出发,利用分步傅里叶方法,研究了时空耦合飞秒脉冲在熔石英玻璃中传输时,传输距离、入射激光脉冲峰值功率、衍射、色散和非线性等因素对超连续谱产牛的影响.结果表明,飞秒脉冲在熔石英玻璃中传输时,超连续谱的产牛主要分为两阶段:由材料的自聚焦等三阶非线性效应引起的脉冲压缩阶段及由自相位调制和材料群速度色散引起脉冲分裂阶段.当高峰值功率的飞秒脉冲在熔石英玻璃中传输时,材料的三阶非线性效应抑制衍射效应,引起脉冲压缩,从而产生子脉冲,由此引入新的频率成分.同时,还研究了同一脉冲不旧横向空间位置处的超连续谱的变化规律,在中心频率两侧均有新频率产生.最后,通过实验证实了超连续谱的产生.     

全光纤高效超连续谱光源实验研究

 报道了一个全光纤的高效率超连续谱产生系统，系统采用增加一段匹配光纤的办法解决增益光纤和光子晶体光纤直接熔接损耗较大的问题，并且对匹配光纤和光子晶体光纤熔接对准过程进行实时监控，使熔接损耗降到最低，从而实现了较高的全系统转换效率(76%)和较好的光束质量。实验研究了超连续光谱展宽的过程，结果显示：超连续谱展宽的初始阶段,拉曼效应和自相位调制效应起主要作用，光谱呈现长波方向展宽较多的非对称性，并出现明显的拉曼斯托克斯峰；光谱继续展宽时，满足相位匹配条件的四波混频开始起作用，拉曼效应产生的加宽光谱成分作为四波混频参量过程的泵浦，使光谱开始向长波和短波两个方向扩展。     

多脉冲激光对K9玻璃的表面损伤实验研究

 实验研究了波长为1 064 nm、脉宽为10 ns、重复频率为1 Hz的激光脉冲对K9玻璃的表面损伤特点，给出了脉冲透过能量随激光脉冲作用次数变化的规律。采用3维立体显微镜对损伤形貌进行观察，发现K9玻璃的损伤表面呈环状分布，分为烧蚀区、微裂纹区和断裂区。随着激光脉冲个数的增加，损伤由点状破坏演变为损伤区，微裂纹逐渐增长，损伤面积逐渐增大。基于激光支持的爆轰波理论分析，激光与脆性材料的相互作用可引起微裂纹的大量增长。在多脉冲激光的作用下，K9玻璃损伤的累积效应明显，表面损伤阈值明显降低，表面裂纹增长明显，损伤面积逐渐增大；但随着激光脉冲的继续增加，这种损伤趋于稳定。