少周期飞秒脉冲在氩晶体中高次谐波产生的最优控制

采用第一性原理的含时密度泛函理论,系统地研究了少周期高强度飞秒脉冲驱动氩晶体固体产生孤立阿秒脉冲的脉宽、强度随驱动脉冲波形、偏振方向的变化规律.结果发现：1)固体产生的孤立阿秒脉冲对驱动脉冲波形和偏振十分敏感;2)在最优的驱动脉冲波形和偏振情况下,固体产生的孤立阿秒脉冲的宽度与原子气相比没有明显增大的同时,其强度比原子气产生的强度大了接近4倍.结果对固体孤立阿秒脉冲产生及其调控的探索是有帮助的.     

脉冲啁啾对于阿秒脉冲的影响

采用单电子近似和软核势模型, 通过数值求解一维含时薛定谔方程, 理论研究了当脉冲分别带有正、负啁啾的情况下所产生的阿秒脉冲.分析了不同脉冲啁啾特性对阿秒脉冲的强度和宽度的影响. 研究结果表明, 无论是正啁啾还是负啁啾, 随着啁啾量的增加, 都将使激光脉冲由产生单个阿秒脉冲趋向于产生阿秒脉冲链. 正啁啾和负啁啾对于阿秒脉冲宽度的影响是不同的, 负啁啾对于阿秒脉冲宽度影响很小, 适当的负啁啾有利于缩小阿秒脉冲的宽度; 而正啁啾脉冲产生的阿秒脉冲较无啁啾时展宽, 且随着啁啾量的增加, 其阿秒脉冲宽度迅速增大.     

基于时分复用技术的甚多束光脉冲产生系统

提出了一种基于时分复用技术的全光纤、全固化的用于惯性约束聚变驱动器的甚多路光脉冲产生系统.系统中采用单纵模振荡器输出连续激光信号,利用时分复用技术结合高速电光调制技术实现序列脉冲的产生和甚多束脉冲的独立整形.采用偏振无关的声光调制技术实现甚多束脉冲的独立输出.每个序列脉冲包含8个子脉冲,子脉冲间隔设置为120ns,对子脉冲独立整形和选单后将其传输放大至微焦耳量级输出.实验成功验证了采用时分复用技术完全可以实现序列脉冲输出,各子脉冲可以独立任意整形且最后的单束输出能量为1.275μJ.     

基于类噪声方波脉冲的掺铒光纤激光器

搭建了长腔"8"字型掺铒光纤激光器,并对产生的谐波锁模方波脉冲进行了实验研究.结果表明,该脉冲具有光滑的宽带光谱,示波器上显示为方波脉冲,但自相关迹证实其为类噪声脉冲,即为类噪声方波脉冲;通过调节偏振控制器和泵浦功率等激光器腔内参量,获得了高达5阶的谐波锁模类噪声方波脉冲;该类噪声方波脉冲并非可以无限增大脉冲能量,而是在一定条件下产生脉冲分裂,出现谐波锁模方波脉冲现象.     

飞秒激光脉冲和液体等离子体相互作用产生的高能电子特性研究

文章研究了单脉冲和多脉冲飞秒激光和水等离子体相互作用产生的高能电子特性 ,发现多脉冲激光构型可以大幅度地增强超热电子的产生和提高其温度 .实验观测到在激光偏振面内 ,沿与激光轴反向夹角 4 6°的方向 ,对称地喷射出两束能量大于 2 5keV的高能电子 .二维粒子模拟结果和实验符合很好 .实验和理论都表明 ,这些超热电子是通过后续脉冲与前面脉冲形成的球形液滴相互作用产生的 ,具体机制为共振吸收 .     

直接调制半导体激光器的脉冲驱动电路研究

研制了一种应用于直接调制半导体激光器的脉冲驱动电路.根据直接数字频率合成原理,利用现场可编程逻辑阵列产生频率可调方波去触发雪崩晶体管,以及雪崩晶体管的雪崩效应产生频率可调脉宽固定在3 ns的主体脉冲.该脉冲经过衰减器衰减得到合时的脉冲幅度.输出脉冲最高频率可到100 kHz,其输出电压幅度为9 V.     

相干叠加脉冲锁模激光器调制特性的研究

本文在理论上发现了相干叠加脉冲锁模激光器的调制特性,并对其进行了全面的分析和计算.对于相干叠加脉冲锁模激光器的脉冲压缩及调制特性给予了详尽的数值计算结果和清晰的物理图象的解释,并提出利用相干叠加脉冲锁模激光器的调制特性产生更短脉冲的可能性.     

强脉冲离子束辐照金属材料烧蚀产物特性分析

强脉冲离子束作为一种闪光热源在材料表面改性方面具有广泛的应用.烧蚀效应对于强脉冲离子束与物质相互作用以及强脉冲离子束薄膜沉积过程具有重要的影响.因此,分析强脉冲离子束的烧蚀过程和机理对于优化其应用具有重要意义.为了研究强脉冲离子束的烧蚀产物特性,采用1.2—1.5 J/cm~2的强脉冲离子束辐照纯锌靶材,并使用单晶硅片收集辐照过程中产生的烧蚀产物.通过扫描电子显微镜、能谱仪和高精度天平的分析与测量,得到了烧蚀产物的表面形貌和相关特性等实验结果.结合实验和有限元模拟计算得到的材料表面温度场分布演化结果,可以证明在强脉冲离子束辐照锌靶材的烧蚀过程中会有气态、液态和固态三种不同状态的烧蚀产物产生.     

载波-包络相位对于基频光与其自身倍频光脉冲合成的影响

将基频光与其自身的倍频光合成，是一种得到超过一个倍频程的超宽光谱的简单方法，而载波_包络相位(CEP)对合成超宽光谱产生的超短脉冲有重要的影响. 本文从光频梳的角度，根据钛宝石激光器中产生的超短脉冲光谱，计算载波_包络相位对该脉冲与其自身的倍频脉冲合成产生的超短脉冲的影响，说明了调整载波_包络相位对于脉冲合成的重要性. 关键词： 超短脉冲 载波_包络相位 光频梳 脉冲合成     

飞秒光脉冲基于交叉相位调制的压缩脉冲对的产生

数值模拟了在喇曼散射效应影响下,波长位于反常色散区的高阶孤子泵浦脉冲与波长在正常色散区的信号脉冲通过交叉相位调制作用产生的压缩脉冲对.结果表明,由于受喇曼效应的影响,飞秒信号脉冲产生的脉冲对不再保持对称,滞后的蓝移脉冲峰值功率随传输距离的增加而减小,产生孤子红移.同时发现喇曼系数增大,超前红移脉冲峰值功率增加,滞后蓝移脉冲峰值功率降低.分析了孤子阶数和正、负走离效应对脉冲压缩对变化规律的影响.     

激光脉冲对内层等离子体辐射源的影响

本文的基本思想是设计双层金铝薄膜靶以检测激光脉冲宽度与等离子体消融深度的关系,找出有效的等离子体加热方法以产生更强更亮的等离子体辐射源.由于有预脉冲激光的存在,表层金薄膜首先被消融,由主脉冲携带的大能量就能较易穿过表层金等离子体将能量聚焦在内层铝靶上,由此产生内层高温等离子体.又由于外层低温等离子体存在,其将有效的阻碍内高温等离子体因膨胀而引起的能量损失.对无预脉冲而言,直接入射激光能量都沉积在靶表层形成表层高温等离子体.但是激光直接入射而产生的等离子体辐射总强度只比由预脉冲情况下产生的金等离子体辐射强度增加15%.而预脉冲能量只占激光总能量的2%.实验结果显示Al光谱线主要来自类氢,类氦离子跃迁.Au等离子体光谱线主要来自它的N带,O带和P带谱.我们也观察到一个明显的软X射线短波发射极限.所有结果显示由于预脉冲的存在将对靶各层等离子体辐射产生极大的影响     

交叉触发脉冲回波重叠法及其基于本法的液体声速仪

本文对原来测量超声声速的脉冲回波重叠法发展改进为交叉触发脉冲回波重叠法.即在示波器上显示脉冲回波时,前一次发射脉冲所产生的一组反射脉冲波列,按正常情况触发显示,而紧随的下一次发射脉冲所产生的一组反射脉冲波列,在触发时刻上,比正常情况延后一个时间值,其值等于超声脉冲在样品中来回一次的时间,如此循环.因而在示波器屏上就可看到整个反射波列相应地一一重叠的波形.其延后的时间值,可由数字式频率计读出.再籍调节示波器的扫描速度及扫描延时,即可很方便地观察重叠波形中的任何部分. 我们还利用这种测量方案,研制成了一种适用于液体的声速仪,可直接读得声速值,使用灵便.     

飞秒光脉冲基于交叉相位调制的压缩脉冲对的产生

数值模拟了在喇曼散射效应影响下,波长位于反常色散区的高阶孤子泵浦脉冲与波长在正常色散区的信号脉冲通过交叉相位调制作用产生的压缩脉冲对.结果表明,由于受喇曼效应的影响,飞秒信号脉冲产生的脉冲对不再保持对称,滞后的蓝移脉冲峰值功率随传输距离的增加而减小,产生孤子红移.同时发现喇曼系数增大,超前红移脉冲峰值功率增加,滞后蓝移脉冲峰值功率降低.分析了孤子阶数和正、负走离效应对脉冲压缩对变化规律的影响.     

基于怪波实现光脉冲串的全光放大

本文基于非线性薛定谔方程的Peregrine怪波解,讨论有理分式的脉冲动力学,基于其特性并利用谱过滤方法,提出一种光脉冲串的放大方法.连续波泵浦与频谱过滤器相结合,能够实现光放大器作用.这一思路被应用到光脉冲串的长距离传输,以4级放大为例,实现了光脉冲串的级联放大,并且通过矩形脉冲截断,能够实现有限个数脉冲的放大.其次,以实验上可控的周期调制的平面波作为初始输入,能够产生放大脉冲串,且最大放大脉冲串产生的位置与调制强度有关.改变调制强度的大小,能够影响最大放大脉冲串所产生的位置.研究结果表明,对于不同频率的输入脉冲串,利用此方法可以实现放大,并且通过改变调制强度的大小,能够实现两路不同频率信号的同时放大.     

采用双脉冲驱动产生高次谐波阿秒脉冲

提出了采用双脉冲机理来产生阿秒脉冲的方法.研究发现采用双脉冲不仅可以产生单个的阿秒脉冲，从而突破目前产生阿秒脉冲的驱动源（几个飞秒的超短激光脉冲）的能量限制，而且在相同的峰值强度下，双脉冲能够产生强度更高的阿秒脉冲. 关键词： 阿秒脉冲 双脉冲机理 高次谐波     

基于单个和级联电吸收调制器超短光脉冲的产生

为研究电吸收调制器(EAM)产生超短光脉冲的性能,在考虑电吸收调制器频率响应的基础上,通过数值模拟和实验研究的方法,从理论和实验上研究了基于国产单个和级联电吸收调制器的超短光脉冲产生,实验和理论相符.基于单EAM可以产生占空比近12%的短脉冲,级联EAM可产生占空比为8%的短脉冲.     

全光纤多种子激光脉冲产生系统

报道一种可精确同步输出宽带啁啾脉冲、纳秒级整形脉冲以及窄带光参量啁啾放大抽运脉冲的全光纤多种子激光脉冲产生系统.采用掺镱光纤锁模激光器和掺镱单纵模光纤振荡器作为系统的光源,将掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲分束啁啾展宽至0.9ns后,一路进行放大产生10μJ量级的宽带啁啾脉冲为高能拍瓦激光器系统提供种子光脉冲,另一路通过1.2nm滤波产生140ps的基元脉冲,通过光纤堆积器产生可编程整形的2.3ns脉冲,再经过放大达到10μJ量级,提供任意整形的压缩脉冲.同时,将部分掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲进行光电转换并锁相后,产生与锁模超短脉冲高精度同步的电脉冲用于触发幅度调制器,将掺镱单纵模光纤振荡器输出的连续光削波放大,产生光参量啁啾放大抽运脉冲.该系统能够根据物理实验的需要,非常灵活地在输出各种脉冲之间做出选择.     

激光与相对论电子束相互作用中阿秒X射线脉冲的产生

本文对激光与相对论电子束相互作用产生的阿秒X射线脉冲进行了研究.阿秒X射线脉冲是由于激光被相对论运动的电子束经过汤姆孙后向散射产生的.讨论了等离子体参数对产生的阿秒X射线的影响.发现其波长随着入射激光的频率的增加或电子束的速度增加而减小.选择合适的参数还可以获得"水窗"波段的X射线.还讨论了相对论电子束的密度与其前沿的密度梯度的大小对所产生X射线的转化效率的影响. 关键词： 阿秒X射线脉冲 汤姆孙后向散射 超强激光 相对论电子束     

利用三色组合脉冲激光获得孤立阿秒脉冲发射

孤立阿秒脉冲因可以跟踪和控制原子及分子内电子的运动过程而备受关注.本文从理论上开展了氦原子在3束飞秒脉冲激光组合场辐照下产生的高次谐波和阿秒脉冲辐射的研究.组合激光场由16 fs/1600 nm,15 fs/1100 nm和5.3 fs/800 nm的钛宝石脉冲构成.与前两束脉冲合成的双色场产生谐波谱相比,附加钛宝石脉冲的三色场产生的高次谐波发射谱呈现出高转换效率及宽带超连续特性,超连续谱范围覆盖从230—690次谐波,傅里叶变换后实现了128 as高强度孤立短脉冲的产生.该结果归因于合成的三色场呈现出高功率及少周期的中红外飞秒脉冲激光特性,可以有效控制原子电离以及复合发生在中红外飞秒脉冲的一个有效光学周期内.     

石墨烯被动锁模全正色散掺镱光纤激光器中的暗脉冲及其谐波

报道了一种基于石墨烯被动锁模的全正色散掺镱环形光纤激光器. 在激光器腔中应用激光诱导沉积法制备的石墨烯可饱和吸收体, 通过调节抽运光功率和偏振控制器的角度分别得到了明脉冲及其二阶谐波, 暗明脉冲对和暗脉冲及其二、三阶谐波这三类不同的脉冲. 其中, 暗明脉冲对和暗脉冲在基于石墨烯被动锁模的掺镱光纤激光器实验中都是第一次被观察到. 本文根据实验结果结合模拟分析了暗脉冲的产生机理, 并研究对比了明脉冲谐波和暗脉冲谐波产生的原因.