飞秒脉冲在光子晶体光纤中的传输特性

 基于广义非线性薛定谔方程，利用分步傅里叶法数值模拟了超高斯时间分布的飞秒脉冲在光子晶体光纤中的传输特性。结果表明：超高斯脉冲比高斯脉冲在更短距离内形成孤子衰变，而且出现比强孤子功率稍低的次峰，孤子自频移更显著；另外，三阶色散会导致脉冲波形及频谱不对称，出现精细结构，并且有形成孤子的趋势；脉冲内拉曼散射对脉冲有平滑作用；自陡改变了主峰与次峰之间的能量分配。     

基频倍频光群速度对超短脉冲三倍频的影响分析

在超短脉冲的谐波转换过程中, 由于不同波包之间的群速度失配的存在, 非线性晶体的有效厚度、转换效率及带宽等将相互制约, 不能获得理想结果。基于耦合波方程, 在平面波和小信号近似条件下推导出了关于基频、倍频光群速度关系的解析表达式。通过对200 fs超短脉冲在II类KDP晶体中的混频过程的模拟分析, 发现在满足相位匹配的前提下, 三次谐波转换效率随着基频、倍频光群速度倒数的差值的平方呈现出指数衰减的关系, 与理论结果吻合。得出的关于基频光、倍频光群速度的表达式, 作为三倍频群速度匹配关系式的必要补充, 对寻找合适的色散晶体和选择有效的匹配措施, 实现宽带三次谐波转换具有理论指导意义。     

线性啁啾脉冲频域-时域相移转换的模拟研究

在超快激光与物质相互作用的实验中, 实现单束实时的频谱干涉测量对提高测量精度很重要。基于频谱干涉原理和线性啁啾脉冲瞬时频率与时间的线性关系对啁啾脉冲频域相移直接映射为瞬态时域相移的原理进行了理论研究; 推导出这种频域-时域相移映射模式成立的限制条件。对相移直接映射过程进行了数值模拟和分析, 结果显示, 该方法可以得到具有瞬态特性的时域相移, 具有单束测量的能力; 在微扰和带宽一定的条件下, 增加探测脉冲的啁啾量, 可以减小频域-时域相移映射过程中产生的误差。     

啁啾补偿的折返点匹配二倍频

提出了一种啁啾补偿群速色散的倍频方法,通过向入射基频光引入合适的初始啁啾,让其与色散相互作用,以实现对基频光脉冲宽度的主动控制,提高转换效率。研究结果表明,这种方法能显著地提高倍频转换效率,以氘含量12.6%(摩尔百分比)的KD*P晶体对脉宽30fs,中心波长为1.053μm的宽带基频光的折返点匹配宽带二倍频过程为例,当基频光转换极限位置处于晶体中心时,能取得最佳的啁啾补偿效果,转换效率可提高近22%。进一步研究了转换效率和转换带宽与晶体长度的关系。     

宽带三倍频混频过程的群速匹配关系

基于非线性耦合波理论分析了三倍频过程中群速度之间的关系，推导出三波混频条件下的群速匹配关系式.对超短脉冲在Ⅱ类KDP晶体中的混频过程进行了模拟分析，结果表明：当三波(基波ω，谐波2ω和3ω)的群速度满足该匹配关系式时，三倍频(3ω)的带宽和转换效率均可达最大值；而随着三波群速度对该关系式的偏离逐渐增大，带宽变窄、转换效率下降.导出的三波群速匹配关系式对寻找合适的色散晶体和选择有效的匹配措施、实现宽带三次谐波转换具有指导意义.     

超短脉冲三倍频中特殊群速度组合的分析

基于非线性耦合波理论,对比分析了超短脉冲三倍频过程中不同的特殊群速度组合模式下的谐波转换特性(转换效率和带宽等).利用分步傅里叶变换和四阶Runge-Kutta积分算法,对脉宽150 fs左右的超短脉冲在KDP晶体中的I类混频过程进行数值模拟,结果表明:三波包"不等速匹配"模式下的综合谐波转换性能(转换效率达到50%和转换带宽达到2 nm)整体要优于其他特殊群速度匹配模式;"三波包不等速"模式更有利于三波包间能量之间的耦合及转换.这一结论为进一步提高超短脉冲三倍频的转换效率及带宽具有理论指导意义.