基于自衍射效应的自参考光谱干涉方法的研究

研究一种基于非线性透明光学介质中的自衍射和自参考光谱干涉的新方法来进行飞秒激光脉冲测量. 实验中, 基于此新方法设计一种简单装置, 对800 nm 中心波长, 约40 fs 近无啁啾飞秒激光脉冲进行测量, 并与自参考光谱相干电场重建法测量结果进行比较, 得到了一致的结果. 此新方法与相应的装置结构简单, 可以对深紫外到中红外光谱范围的飞秒脉冲进行测量.关键词：飞秒激光脉冲自参考光谱干涉自衍射脉冲测量     

衍射光栅的第二类角色散及其特性分析

在由矢量衍射理论得到的锥面衍射情形下的广义光栅方程基础上,给出了对应于衍射极角的衍射光栅第一类角色散公式和对应于衍射方位角的衍射光栅第二类角色散公式,并通过理论和数值分析导出了第二类角色散发生突变的条件及相应的数学表达式. 关键词：衍射光栅锥面衍射第一类角色散第二类角色散     

基于菲涅耳棱镜干涉的飞秒激光脉冲测量

菲涅耳棱镜干涉是大学物理课程光的干涉中一个经典而重要的实验,菲涅耳棱镜干涉的物理思想与实验方法至今仍然值得我们学习与借鉴。本文利用菲涅耳棱镜的干涉原理并与柱面透镜、非线性晶体、CCD相结合搭建了用于测量飞秒激光脉冲的自相关装置,这种自相关装置结构简单、方便,成本极低;分析了这种基于菲涅耳棱镜自相关装置的工作原理,并进行了实验测量。     

光折变光栅在超短脉冲光照射下衍射的研究

利用Kogelnik单色光在体光栅中衍射效率公式推导出超短脉冲光读出稳态光折变体光栅时的衍射光频谱表达式,并在此基础上导出了脉冲光读出时的总衍射光强及总光强衍射效率.研究发现衍射光的频谱分布、总光强及衍射效率与光栅周期Λ、光栅厚度d和读出光脉冲宽度Δτ有密切的关系.通过调整这些参量,光折变光栅可以对入射的超短脉冲光实现不同程度的滤波作用.该结论可用于超短脉冲的整形研究.     

新型棱镜产生近似无衍射线结构光

为了改善三角棱镜系统产生近似无衍射线结构光的能量均匀分布在若干条光斑上,不适合直接应用于三维表面测量且中心光斑对能量利用率较低的问题,提出了一种新型光学元件.该元件在三角棱镜的基础上,通过在其底部胶合一个与原三角棱镜底面大小相等,横截面为等腰梯形的凸台制成.采用几何光学的理论对新型光学元件的光束变换特性进行分析,结果表明其可以等效为两个不同底角三角棱镜的组合,平面光束通过新型光学元件后将产生中心光斑较强的近似无衍射线结构光.由衍射积分理论分析和模拟了新型光学元件后的空间光强分布特性.仿真的结果表明,衍射积分分析的结果与几何光学分析的结果是一致的:新型光学元件可以产生一种性能更好的近似无衍射线结构光.并且通过改变棱镜的结构参量,能够方便地调节光束的中心光斑尺寸、近似无衍射范围等参量.     

一种提高角色散器件的色散补偿能力的新方法

本刊讯 飞秒激光通过色散介质后,脉冲会展宽。展宽的脉冲不利于飞秒激光的应用,比如会降低双光子荧光的激发效率。为了使展宽的脉冲恢复原始脉冲宽度,需要能够提供负色散的光学元件进行色散补偿。传统的提高负色散量的方法是通过调整角色散器件的角色散参数和色散补偿距离来实现的。武汉光电国家实验室生物医学光子学研究团队首次提出了通过增大飞秒激光光束尺寸提高角色散器件提供的负色散量的方法。     

偏振和衍射双重效应影响的Schmidt棱镜特性

一束偏振光经过Schmidt棱镜的两个不同路径,成为两个不同的偏振状态,使得出射光束的偏振态呈现非均匀分布.为了探索偏振态非均匀分布对Schmidt棱镜传光质量的影响机理,将两个路径对应的光波函数引入屋脊衍射积分方程,得到了偏振效应影响的屋脊衍射场强分布.场强分布的数字计算表明:在偏振效应和衍射效应的双重影响下,经Schmidt棱镜出射的光场分布出现了严重变形;对应同一入射线偏振光出现的P、S两分量位相差的差异,使得P、S分量的屋脊衍射光强分布IP、IS有很大差异,这种差异在入射线偏振光方位角为0°和90°时达到最大;而合光波的衍射光强IP+Is是分裂为有一定空间间距的多峰分布,但多峰分布随入射线偏振光方位角的变化比较小.实验拍摄了He-Ne激光经Schmidt棱镜衍射后出射光强分布图.实验结果和理论分析一致性表明:Schmidt棱镜中的偏振效应和屋脊衍射效应导致了一束入射线偏振光分裂为有一定空间间距的多峰光束,严重破坏了Schmidt棱镜的传光特性.     

偏振和衍射双重效应影响的Schmidt棱镜特性

一束偏振光经过Schmidt棱镜的两个不同路径,成为两个不同的偏振状态,使得出射光束的偏振态呈现非均匀分布.为了探索偏振态非均匀分布对Schmidt棱镜传光质量的影响机理,将两个路径对应的光波函数引入屋脊衍射积分方程,得到了偏振效应影响的屋脊衍射场强分布.场强分布的数字计算表明:在偏振效应和衍射效应的双重影响下,经Schmidt棱镜出射的光场分布出现了严重变形;对应同一入射线偏振光出现的P、S两分量位相差的差异,使得P、S分量的屋脊衍射光强分布I_P、I_S有很大差异,这种差异在入射线偏振光方位角为0°和90°时达到最大;而合光波的衍射光强I_P+I_S是分裂为有一定空间间距的多峰分布,但多峰分布随入射线偏振光方位角的变化比较小.实验拍摄了He-Ne激光经Schmidt棱镜衍射后出射光强分布图.实验结果和理论分析一致性表明:Schmidt棱镜中的偏振效应和屋脊衍射效应导致了一束入射线偏振光分裂为有一定空间间距的多峰光束,严重破坏了Schmidt棱镜的传光特性.     

棱镜-光栅-棱镜分光模块整体化设计及衍射特性分析

PGP模块是超光谱成像仪中重要分光器件。为了能够在制作前有效预测PGP整个系统的衍射效率分布及其衍射特性,提出了PGP整体化设计方法。从体位相全息光栅设计角度出发,结合棱镜与光栅各项参数的制约关系,编制了计算PGP整体衍射效率的分析软件,综合考察了棱镜与光栅各项参数对PGP模块衍射特性的影响,讨论了光栅布拉格波长的漂移特性,据此设计了一种用于成像光谱仪的宽波段高衍射效率PGP分光模块。模拟结果表明：棱镜1材料的色散系数越小,PGP的光谱带宽越窄;光栅布拉格波长的漂移增大了PGP模块和光栅的光谱带宽,带宽增大使光栅的角度选择性随之增大,拓宽了棱镜1材料的选择要求;棱镜1顶角、光栅的胶层厚度和相对介电常数调制度等参数是影响PGP衍射效率分布的重要因素,制作时需要精确控制。利用此方法设计的PGP分光模块在400～1 000 nm波段范围内衍射效率不低于50%,并给出具体设计参数,这对PGP制作具有一定的参考价值。     

Group-delay Dispersion in Double-prism Pair and Limitation in Broadband Laser Pulses

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐｄｅｌａｙｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ(ＧＤＤ) ｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙａｐａｉｒｏｆｐｒｉｓｍｏｒｄｏｕｂｌｅｐｒｉｓｍｓｈａｓｐｌａｙｅｄａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｉｎｔｒａｃａｖｉｔｙ[1] ｏｒｅｘｔｒａｃａｖｉｔｙ[2 ] ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｆｏｒｕｌｔｒａ ｓｈｏｒｔｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｄｕｅｔｏｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ,ｓｕｃｈａｓｌｏｗｌｏｓｓ,ｅａｓｙａｌｉｇｎｍｅｎｔａｎｄｃｏｍｐａｃｔｎｅ…     

Prism Material Dispersion Effects on the Total Dispersion of Prism Pair System

ＰｒｉｓｍＭａｔｅｒｉａｌＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＥｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅＴｏｔａｌＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆＰｒｉｓｍＰａｉｒＳｙｓｔｅｍＳＵＮＨｏｎｇＷＡＮＧＣｈｉｎｇｙｕｅ（ＵｌｔｒａｆａｓｔＬａｓｅｒＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＣｏｌｅｇｅｏｆＰｒｅ...     

超热电子角分布和能谱的实验研究

对超短超强脉冲激光与固体薄膜靶相互作用产生的超热电子的空间分布和能谱特性进行了研究. 结果表明,超热电子的角分布和能谱均表现出各向异性. 分析认为这主要与超热电子产生的机制有关. 能谱的各向异性解释了目前各研究小组在相同的激光功率密度下,得到的超热电子温度却有很大差别的现象. 关键词：飞秒激光等离子体能谱角分布各向异性     

Intense THz-radiation from semiconductors under magnetic field irradiated with femtosecond laser pulses

The THz-radiation power from InAs reaches sub-mW level in a 1.7-T magnetic field irradiated with femtosecond laser pulses of 1.5-W average power. The THz-radiation power is related almost quadratically both to the magnetic field and to the excitation laser power. Furthermore, the THz-radiation spectrum is found to be controlled by the excitation pulsewidth, chirp direction of the excitation pulse, and the magnetic field.     

可调谐激光器腔内色散棱镜及其组合

分析了色散棱镜的特性及其顶角设计问题。讨论了色散棱镜和扩束棱镜在布鲁斯特角入射状态下，可组合使用的形式及单程角色散。提出将色散棱镜与扩束棱镜组合使用，可减少色散棱镜个数而获得更大角色散的方法。并据此设计了两个色散棱镜组，在Ｔｉ∶Ｓ激光器中得到实际使用。     

飞秒强激光能量在Ar原子团簇中的沉积

飞秒强激光与团簇的相互作用是一个十分活跃的研究领域, 本文采用一种新的理论模型, 研究了飞秒激光在团簇中的传输的过程, 计算了Ar原子团簇对超强激光能量的吸收, 并通过解析计算连续曲折射程、最大穿透深度和特征时间三个重要的物理参量来重新估算了这一模型的可行性.     

飞秒激光低压N2等离子体特性的实验研究

在低于一个标准大气压的条件下对飞秒激光产生的N₂等离子体光谱进行了实验研究.结果表明, 各种样品气压下的激光N₂等离子体光谱均表现为连续谱和线状谱的叠加.随着样品气压的降低, 连续谱和原子谱线的强度经历了由缓慢增强发展为缓慢降低再到迅速降低的过程, 而正一价离子谱线强度呈现逐步增强的特征.在气压低于0.3 atm (1 atm=101325 Pa)时, 出现了正二价态的离子谱线. 给出了低压N₂等离子体对于飞秒激光传输和能量吸收的物理特性, 并初步讨论了低压等离子体通道特性.这些结果有助于加深了解飞秒激光等离子体的特性和机理, 特别是给出了在实验上测量不同价态离子光谱的条件, 为今后的研究提供了有益的实验依据.关键词：飞秒激光气压等离子体光谱激光传输     

TEMPORAL CHARACTERIZATION OF LASER PULSES FROM JIGUANG-I LASER FACILITY WITH A COMPACT DUAL FUNCTION AUTOCORRELATOR

An optical pulse autocorrelator for rapid and slow scanning is described in this paper. Using an audio loudspeaker on one arm, an interferometric rapid-scanning signal of the output from a high-repetition laser oscillator is obtained. However, by adjusting the positions of the mirrors and using a step-motor on another arm, the intensity autocorrelation function of the output from a low-repetition laser amplifier can be easily measured. Using all-reflecting optics and an adequate nonlinear crystal, the whole instrument is very compact and has been used to measure sub-20 fs light pulses in both configurations with excellent agreement. In the slow-scanning configuration, a pulse train as long as 500ps has been determined. Using this autocorrelator, the home-made JIGUANG-I CPA laser facility was characterized for its pulse duration evolution.     

充气毛细管中飞秒激光四波混频的理论描述

建立了一个描写充气毛细管中飞秒激光四波混频过程的理论框架.在 这个理论框架的基础上,对最近得到的充气毛细管中飞秒激光四波混频过程的信号强度气 压实验曲线给出了初步的理论说明．发现考虑走离效应和相调制效应对充气毛细管中飞秒激 光四波混频过程有重要的作用．同时还发现在一定的条件下,考虑直接的三次谐波过程对实 验曲线的影响是必要的. 关键词：四波混频飞秒激光充气毛细管