基于液晶空间光调制器的太赫兹波频谱调制

频谱可调制的太赫兹波具有广泛的应用价值。利用一台纯相位式的液晶空间光调制器对飞秒激光脉冲进行空间整形,通过改变飞秒激光脉冲的横向空间分布,实现太赫兹波频谱的调制。在实验中,利用光泵浦整流方式产生太赫兹波,并利用太赫兹时域光谱系统对太赫兹信号进行探测。通过GS算法在液晶空间光调制器上加载不同的相位图,获得了不同的飞秒激光脉冲横向空间分布。通过改变探测距离和飞秒脉冲的空间分布参数,实现了太赫兹波频谱的调制。还利用菲涅尔衍射算法对这一过程进行了理论模拟,理论模拟结果与实验结果吻合的较好,这充分说明了基于飞秒脉冲空间整形的太赫兹光谱调制技术的可行性。     

利用集成光学技术的新型时间脉冲整形系统

通过对时间脉冲整形技术的探索，发展了一套准备应用于未来高功率激光装置的激光脉冲整形系统。在这套整形系统中，使用了通光波长1．053μm的质子交换型波导调制器。通过这套利用集成光学调制技术的整形系统，得到了脉冲起伏小于10％的整形方波光脉冲。     

增益调制高重频脉冲光纤激光器实验研究

采用脉冲泵浦方案,研制出了基于增益调制技术的全光纤结构高重频脉冲激光器。采用电路直接调制的激光二极管作为泵浦源,双包层光纤作为增益介质,构造了光纤光栅选模的线形腔结构。实验中通过调整泵浦光脉冲宽度和光纤激光器谐振腔长度,得到了稳定的高重频脉冲。在100kHz重复频率下,采用21W的峰值泵浦功率和2.5μs的泵浦脉冲宽度,获得了1.06μm波长,脉冲宽度247ns的稳定脉冲激光输出。脉冲峰值功率一致性好,平均功率长期功率稳定性为2%。观察并分析了由于纵模拍频在脉冲包络上产生的次脉冲特性。通过一级放大实现89.6 W输出。     

基于液晶空间光调制器的脉冲整形系统校准及应用

搭建了反射式光脉冲整形系统,通过改变加载到液晶空间光调制器各像素点的调制电压,测定系统分辨率及调制电压与输出信号光强和相位变化的关系,并对液晶空间光调制器进行校准.实验结果表明:光强随调制电压周期变化,相位随调制电压非线性变化;系统分辨率为10GHz,像素调制间隔为0.08nm,即能够实现对频率间隔10GHz的光信号的调制.应用该系统,以谱线间隔为10GHz的光学频率梳为信号源,对脉冲频谱进行整形,产生了平坦、高斯型、三角、倒三角及光学频率梳信号.     

一种基于增益调制技术的全光纤化脉冲Yb光纤激光器

以波长为975 nm的半导体激光器作为泵浦源,周期性地脉冲泵浦一个包含Yb掺杂光纤和光纤光栅对的Yb光纤激光器,实现了基于增益调制技术的全光纤化高功率Yb光纤激光器的稳定脉冲输出.在50 kHz重频下,采用20 W的泵浦功率和2.4 μs的泵浦脉冲宽度,获得了1 060 nm波长脉冲宽度仅100 ns的稳定脉冲激光输出,单脉冲激光能量约为20 μJ.以此作为脉冲激光种子进行功率放大,获得了性能稳定的全光纤结构高功率脉冲激光输出,放大后单脉冲能量超过200 μJ,激光放大器斜率效率达到60%.     

基于体布拉格光栅的Nd:YAG/Cr4+:YAG激光器波长调谐特性

通过建立包含体布拉格光栅波长特性的速率方程模型,模拟了不同泵浦功率、体布拉格光栅中心衍射效率和带宽情况下,激光器的波长调谐特性,包括波长调谐范围、激光光谱、能量和脉冲宽度.实验搭建了以体布拉格光栅作为输出镜的激光二极管泵浦Nd:YAG/Cr4+:YAG激光器,测试了不同体布拉格光栅温度和泵浦功率时的激光波长、线宽、能量...     

用声光调制器实现的1 W Nd∶YAG单纵模环形激光器

鉴于单向环形腔是目前获得较大功率单纵模激光最有效的方式之一,为使环形腔单向运行,需要在环形腔内插入对正反2个方向的光产生损耗差的光学元件。采用激光二极管泵浦Nd∶YAG晶体,用声光调制器作为光学二极管使环形腔单向运行,实现四镜矩形环形腔单纵模激光器。实验中谐振腔的稳定性由增益介质的热透镜保证,声光调制器给正反2个方向的光提供损耗差,这使得在竞争过程中有较大损耗的光不能运行从而获得单向输出。实验获得了连续功率1 W、光束质量因子M2为1.21 的1.06 m单纵模激光。     

激光脉冲整形在微纳光学系统中的应用研究进展

通过对激光脉冲频谱的相位、振幅或偏振进行调制,可以获得不同时域分布的激光脉冲。这些特性不同的激光脉冲在物理过程和光学器件研究中具有重要的应用。随着光发射电子显微镜、超灵敏探测光谱仪、扫描近场显微等技术的发展,激光脉冲整形技术在微纳米光学中的应用日益深入。总结了近年来激光脉冲整形与测量技术的发展,综述了激光脉冲整形在近场光学、光发射电子显微镜、单分子光谱中的应用研究进展。     

整形飞秒激光脉冲在熔融石英中的成丝控制研究

利用基于液晶空间光调制器的飞秒激光脉冲整形技术,对飞秒激光在熔融石英中形成等离子体丝的过程进行优化控制研究。实验结果表明:通过脉冲整形可以在固体介质中的指定位置产生等离子体丝。实现了整形脉冲在熔融石英中成丝起点的长距离可控移动,最大移动量达到5.4 mm。通过求解(3+1)维非线性薛定谔方程,对整形脉冲在熔融石英中的成丝过程进行理论模拟研究,得到了与实验一致的结果。研究结果表明:等离子体丝起始位置是由整形飞秒脉冲的中心峰值强度和包络分布决定的。     

二极管泵浦无机液体激光器出光实验研究

 为探索新的高能激光体系,搭建了二极管泵浦的液体激光器。采用激光二极管作为泵浦光源,单侧泵浦掺钕离子的无机激光液体,进行了出光实验。通过测量输出光束的近场分布、脉冲波形和光谱,证实实现了激光输出,输出激光的波长为1 053 nm。输出的单脉冲激光能量达到47 mJ,光-光转换效率达到14%。其光-光转换效率高出闪光灯泵浦液体条件下2个数量级,说明该激光体系具有向高能激光体系发展的前景。     

根据激光单脉冲能量空间分布测量激光横模结构的方法

针对脉冲激光器,提出了一种根据激光单脉冲能量空间分布测量激光横模结构的方法,构造了相应算法,并通过理论和实验验证了该方法.通过对调Q二极管泵浦固体激光器的调Q过程进行数值模拟,计算出单脉冲能量空间分布曲线和各阶横模比例,同时根据单脉冲能量空间分布曲线上一些离散点计算出各阶横模比例,且与调Q过程数值模拟的直接计算结果相等.同时在实验中根据测量出的单脉冲能量相对值,计算出各阶横模比例,拟合出腔外不同距离处的单脉冲能量空间分布曲线.对腔外不同距离处单脉冲能量相对值和相应拟合曲线进行比较,发现测量值和拟合曲线吻合.     

高功率激光装置前端系统激光脉冲的时间整形及修正技术

针对激光惯性约束聚变实验研究对高功率激光驱动器前端系统复杂时间形状种子激光脉冲的需求,应用孔径耦合带状线集成波导整形系统设计了满足需要的前端整形激光脉冲。用一种新方法精确计算了孔径耦合带状线电脉冲整形器的耦合系数和孔径宽度的数值关系,并针对高衬比度整形激光脉冲的需求,提出了高衬比度双极型集成波导整形系统方案。由该系统可以得到100 ps脉冲前沿、1～3 ns脉冲宽度可调、高衬比度(大于100:1)、光滑无纹波调制、可精确满足神光Ⅱ八路及第九路装置需求的前端整形激光脉冲。     

一种新型可调谐锁模光纤激光器

利用法布里-珀罗腔的激光二极管作为调制器件，实现环形腔光纤激光器的主动锁模。并利用法布里-珀罗腔的激光二极管的多纵模特性，把激光二极管当作一梳状滤波器，通过偏振控制器来调整入射到激光二极管内光的偏振态，同时均衡腔内增益，得到波长大范围可调谐的锁模激光，其脉冲宽度约为48ps，脉冲重复速率2GHz。     

高功率多脉冲调制器研究

 研制了能产生多脉冲的高功率脉冲调制器,该调制器由初级储能系统、带绕式变压器、水介质Blumlein线和场发射二极管组成。在场发射二极管上获得3个峰值功率大于20 GW,半高脉宽约60 ns,脉冲间隔约15 ms,电压约400 kV的高功率电脉冲。理论计算、模拟计算与实验结果基本一致。分析表明主开关恢复时间是影响调制器输出脉冲时间间隔的主要因素。     

用双折射晶体相位延迟法选纵横的理论分析和实验研究

提出了一种新的固体激光器纵模选择技术，分析了该方法的损耗调制原理，用半经典理论建立二模光场竞争的运动方程，并对这种方法的纵模选择能力进行了计算。实验中用KTP和方解石两种双折射晶体都实现了固体激光器的单纵模振荡，用KTP晶体获得了CW 44 mW的单纵模激光输出，稳定性优于±3％。实验表明在半导体激光泵浦的中小功率固体激光器中用该方法选纵模具有稳定、可靠的优点。     

LD调制有理数谐波锁模光纤激光器

本文将F-PLD与环形光纤激光器结合起来,以LD作为调制器,得到高稳定单波长超短光脉冲序列.与工作在增益开关状态的LD相比,平均输出功率提高到2mW,脉冲宽度压窄到47ps.并利用有理数谐波锁模技术,得到重复频率5GHz(5阶有理数谐波锁模)的锁模脉冲,脉冲宽度略有展宽为49ps.     

50-GHz repetition-rate, 280-fs pulse generation at 100-mW average power from a mode-locked laser diode externally compressed in a pedestal-free pulse compressor

280-fs pedestal-free pulses are generated at average output powers exceeding 100 mW at a repetition rate of 50 GHz by compression of the output of a mode-locked laser diode (MLLD) by use of a pedestal-free pulse compressor (PFPC). The MLLD consists of a monolithically integrated chirped distributed Bragg reflector, a gain section, and an electroabsorption modulator. The PFPC is composed of a dispersion-flattened dispersion-decreasing fiber and a dispersion-flattened dispersion-imbalanced nonlinear optical loop mirror. Frequency modulation for linewidth broadening is used to overcome the power limitation imposed by stimulated Brillouin scattering.     

近红外瞬态脉冲波前高精度干涉检测技术

惯性约束聚变(ICF)系统中高能瞬态脉冲激光由于脉冲时间短、能量高、波前畸变大,通常的检测方法难于检测脉冲激光波前。提出了一种基于空间相位调制技术可用于近红外瞬态波前高精度检测的环形径向剪切干涉仪。该系统可以以30~150 mm的圆瞳和方瞳口径、对波长为1064 nm的近红外纳秒级脉宽的脉冲激光波前实现共路、无参考面的瞬态、高精度的检测。系统的波前重构理论经过计算机仿真验证,精度达1/1000λ以上;检测结果与ZYGO数字波面干涉仪进行了比对,峰谷值、均方根值均优于1/15λ,并具有很好的可重复性。该系统目前已用于惯性约束聚变系统的脉冲检测,并且该技术适用于各种可见光和红外波段激光。     

强流电子加速器中气体开关与真空二极管的光学特性

 利用光纤传感器与光电二极管相结合的方法,对强流电子加速器中气体火花开关以及真空二极管的发光特性进行了研究,对影响光电二极管测量的因素进行了理论计算与模拟研究。在气体开关导通电压1.7 MV,二极管电压1.07 MV,电流18 kA时,进行了多次实验,得到了发光特性与击穿电压、电流的关系。同时,对利用光学检测方法测量主开关或真空二极管电压、电流大小得可行性进行了分析。     

Diode-laser pumped high-power and actively mode-locked Nd:YLF laser with fast switching

In an actively mode-locked laser, self-phase modulation can make pulse shorter at the expanse of causing instability at high pumping power. Using fast switching on the acousto-optic modulator, we can generate an actively mode-locked pulse train with shorter pulse width and higher average power than that driven by a sinusoidal signal. A 9-ps pulse train was generated in a mode-locked laser with an average power of 600 mW whose power level, to our knowledge, is the highest for diode-pumped and mode-locked Nd:YLF lasers.