基于受激布里渊散射能量转移的冲击点火激光技术研究

提出一种新型的激光放大技术, 高效地实现冲击点火所需的10² ps级高功率激光脉冲. 该技术耦合了传统的激光驱动器放大技术和受激布里渊散射(SBS) 脉冲压缩技术, 在不改变现有激光装置主体结构的前提下, 使用长脉冲(数 ns) 充分提取主放大器储能, 然后在系统输出端通过SBS进行脉冲自抽运的能量转移, 将长脉冲能量转移给10² ps级的冲击脉冲, 实现高效放大的目的. 该技术在主动控制下实现能量转移, 将克服传统SBS压缩时间特性不可控的缺点, 输出满足冲击点火时域特性要求的精密控制激光脉冲.     

基于交叉偏振波产生的脉冲净化技术研究与应用

本文利用交叉偏振波产生技术(XPW)对800 nm波段钛宝石飞秒激光器输出的激光脉冲进行时域净化, 提高脉冲时域对比度, 并测量验证了10¹¹对比度的脉冲, 达到测量仪器的动态范围极限, 比初始脉冲时域对比度有三个量级的提高, XPW的效率为22%. 同时发现净化后脉冲光谱宽度也得到一定展宽, 进一步利用啁啾镜对和补偿片对净化后的脉冲进行色散补偿, 得到25 fs脉宽的脉冲. 利用该净化后的激光脉冲作为种子注入已有的太瓦级钛宝石啁啾脉冲放大系统中, 在输出脉冲能量250 mJ, 宽度50 fs, 对应峰值功率5 TW的情况下, 在主脉冲前100 ps以外的范围内测量验证了10¹¹的脉冲对比度.     

北京正负电子对撞机同步辐射光脉冲形状的高分辨率测量

用国产BWS-5kII型皮秒扫描相机测量了北京正负电子对撞机(BEPC)上极端相对论性运动正负电子束团产生的同步辐射光脉冲的时间结构、光脉冲长度与电子束流强度以及射频源电压的关系.当负电子束流强度由2mA增加到30mA时,光脉冲长度由220ps增加到670ps;在20mA电子束流强度条件下,射频源电压由250kV增加到500kV时,光脉冲长度在500ps到700ps范围内变化.测量系统的时间分辨率为30ps;时间刻度误差±15%,触发晃动小于±200ps.     

预-主短脉冲激光驱动的高增益类氖氩软X射线激光

 用数值模拟程序计算了脉宽1.5ps预脉冲和主脉冲激光，经1.2ns的时间延迟先后泵浦喷射的密度为6.632×10^-3g/cm³的氩气柱，以获得高增益的类氖离子电子碰撞激发3p-3s跃迁激光的可能性。结果表明：在等离子体中能够形成宽的类氖离子丰度大于50%的区域，并且具有大于10²⁰ cm^-3的自由电子密度。主脉冲到达之后迅速加热自由电子，高密度的自由电子与类氖离子碰撞激发形成具有很高增益系数的增益区，增益区的半高宽度大约100μm，一维理论计算的增益系数为200~300cm^－1，持续时间大约相当于泵浦激光的时间宽度，在1~2ps之间。     

用于激光脉冲整形的任意电脉冲产生技术研究(英文)

为了实现整形脉冲调节的智能化,用计算机分别控制多个GaAs场效应管栅极偏压,并对场效应管产生的脉冲进行脉冲叠加,以控制整形电脉冲的形状;为提高输出整形脉冲的稳定性并减小触发晃动时间,优化设计了脉冲整形电路,结果表明:脉冲输出幅度1～5 V可调;方波脉冲输出宽度0～3 ns;脉冲前后沿分别为250 ps和350 ps;幅度稳定性:～4%(峰峰值) ;时域调整精度200 ps.     

脉宽易变的高功率Nd:YAG激光器

本文描述一台由两级Nd:YAG激光器组成的紧凑高功率激光系统的结构及其工作性能。激光系统分成三个部分:对撞脉冲式的主-被动锁模振荡器,单脉冲选择器和四程放大器。振荡器输出锁模脉冲列的包络幅度起伏小于±4％,其脉冲宽度可以在宽范围内(20ps～2.5ns)方便地切换。对于单个0.1mJ、200ps的激光脉冲,四程放大器能提供7×10~2的放大倍数。     

多路激光装置同步技术研究

 多路激光装置同步系统包括精密同步机和数字同步机两种单元技术,它们具有四路延时脉冲（A、B、C、D）和一路标准时钟脉冲（T₀）输出,精密同步机延时同步精度为10ps, 最大触发晃动小于10ps,延时范围200ns;数字同步机：延时同步精度为5ps, 最大触发晃动小于200ps,延时范围10ms。     

0.18 μm部分耗尽绝缘体上硅互补金属氧化物半导体电路单粒子瞬态特性研究

利用脉冲激光入射技术研究100级0.18 μm部分耗尽绝缘体上硅互补金属氧化物半导体反相器链的单粒子瞬态效应, 分析了激光入射器件类型及入射位置对单粒子瞬态脉冲传输特性的影响. 实验结果表明, 单粒子瞬态脉冲在反相器链中的传输与激光入射位置有关, 当激光入射第100级到第2级的n型金属-氧化物-半导体器件, 得到的脉冲宽度从287.4 ps增加到427.5 ps; 当激光入射第99级到第1级的p型金属-氧化物-半导体器件, 得到的脉冲宽度从150.5 ps增加到295.9 ps. 激光入射点靠近输出则得到的瞬态波形窄; 靠近输入则得到的瞬态波形较宽, 单粒子瞬态脉冲随着反相器链的传输而展宽. 入射器件的类型对单粒子瞬态脉冲展宽无影响. 通过理论分析得到, 部分耗尽绝缘体上硅器件浮体效应导致的阈值电压迟滞是反相器链单粒子瞬态脉冲展宽的主要原因. 而示波器观察到的与预期结果幅值相反的正输出脉冲, 是输出节点电容充放电的结果.     

微微秒叶绿素染料激光器的研究

本文报道用一台对撞脉冲锁模Nd:YAG激光器的三倍频光作为泵浦光源,采用超短腔结构,获得叶绿素的红色ps脉冲激光输出的装置和实验结果。研究了叶绿素a和b在各种聚合状态下输出激光波长随染料浓度的变化关系,当叶绿素a-乙醇溶液浓度为2×10~(-3)M,激光腔长<36μm时可获得单模调谐ps系列脉冲输出,激光束的发散角≈60mrad。     

用受激喇曼散射方法产生紫外皮秒激光探针测量

 将波长1053nm、能量60～100mJ、脉冲宽度800ps的基频光,经二倍频、四倍频转换作为H₂喇曼池的泵浦光,基于后向喇曼散射光的压缩原理,获得了波长296nm、能量约2mJ、脉冲宽度81ps的紫外超短脉冲激光,可用于ICF物理诊断实验。     

低纹波系数色散补偿光纤光栅的研究

介绍用扫描法研制成功的长13．5cm、带宽0．447nm、反射谱平坦的切趾啁啾光纤光栅，功率波动小于1dB，用色散分析仪测试得到时延曲线上的纹波系数小于20ps，用该光纤光栅对200km的G．652光行色散补偿，补偿量大于98％（原始脉冲宽度为36．78ps，色散补偿后的脉冲宽度为37．23ps）。     

光纤脉冲堆积器的模拟分析

介绍了用于惯性约束核聚变(ICF)前端系统的光纤脉冲堆积器的基本原理.该堆积器对种子脉冲分束、延时、调幅、合束,最后整形出任意形状的脉冲.通过数值模拟分析了种子脉冲形状、脉冲之间的时延和相位差以及光学滤波对脉冲堆积波形的影响.结果表明,增大脉冲的上升沿和下降沿,控制相邻脉冲之间的相位差在π/2,并对输出脉冲进行光学滤波后能够获得上升沿小于100 ps、脉冲顶部起伏小于5%、时间准确度为100 ps的整形脉冲. 国家863高技术计划资助项目     

具有波长不敏感特性的全光纤时分复用器

分析了熔锥型非对称单模光纤耦合器的宽带特性,介绍了采用２×２宽带光纤耦合器进行级联实现的８×２．５Ｇｂ／ｓ时分复用器,信号源采用增益开关量子阱ＤＦＢ激光器,脉冲宽度为４０ｐｓ,周期为４００ｐｓ。实验结果表明,采用这种方案制作的时分复用器,插入脉冲的间隔均匀,脉冲的波动小且损耗低,同时,这种时分复用器具有对波长响应不敏感的特性     

新型光示波管的研究

本文描还了我们研制的一种新型光示波管的设计特点及测试结果.这种光示波管配以适当的控制电路和读出系统所组成的光示波器,能直接测量光脉冲,并能测量电脉冲;既可测量单次脉冲,又可测量重复脉冲;测量重复脉冲时,测量范围可达0～数GHz(10⁹Hz)的任意频率的重复脉冲.这种新型光示波管的光谱响应范围宽,实测时间分辨率达5ps,工作于椭圆扫描方式.它抛弃了以往光示波管所采用的取样狭缝,而是采用脉冲提取电极,通过调节控制电路使其工作于特殊的同步方式,从而克服了取样光示波器测量时间长、重复性不好等缺点.最后给出了静态椭圆扫描图象和动态时间分辨率的测试结果.     

利用光纤-光栅对1.06μm皮秒光脉冲压缩

本文报道了利用光脉冲在10m单模光纤中传播所产生的自相位调制(SPM)、互相位调制(XPM)、群速色散(GVD)和受激喇曼散射(SRS)的共同作用,实现光脉冲光谱和时间加宽,经光栅对线性啁啾补偿后,将脉宽15ps的1.06μm光脉冲压缩至小于6ps,能量大于100nJ,压缩比>2.5。     

Hundred mJ, sub-picoseconds, high temporal contrast OPCPA/Yb:YAG ceramic thin disk hybrid laser system

The authors have demonstrated an optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA)/Yb:YAG ceramic thin disk hybrid laser system having hundred mJ level pulse energy sub-picosecond pulse duration with high temporal contrast. At an input chirped-pulse energy of 3.8?mJ from an OPCPA preamplifier an output energy of 130?mJ has been generated from multipass diode-pumped Yb:YAG ceramic thin disk amplifier. A recompressed pulse duration of 450?fs with a contrast level of less than 7.2×10^?9 at ?150?ps before the main pulse has been obtained. The contrast level is the highest value achieved in Yb:YAG chirped-pulse amplification (CPA) laser system at 100?mJ level.     

Experimental investigation of the impact of optical injection on vital parameters of a gain-switched pulse source

An analysis of optical injection on a gain-switched distributed feedback (DFB) laser and its impact on pulse parameters that influence the performance of the pulse source in high-speed optical communication systems is presented in this paper. A range of 10 GHz in detuning and 5 dB in injected power has been experimentally identified to attain pulses, from an optically injected gain-switched DFB laser, with durations below 10 ps and pedestal suppression higher than 35 dB. These pulse features are associated with a side mode suppression ratio of about 30 dB and a timing jitter of less than 1 ps. This demonstrates the feasibility of using optical injection in conjunction with appropriate pulse compression schemes for developing an optimized and cost-efficient pulse source, based on a gain-switched DFB laser, for high-speed photonic systems.     

高功率激光装置中超快电脉冲发生器的研究

报导了一种基于雪崩晶体管和阶跃恢复二极管的超快前沿、低触发晃动方波电脉冲产生技术.利用雪崩晶体管的电触发雪崩导通特性得到脉冲主体,再用阶跃恢复二极管的超快阶跃恢复特性对脉冲前沿整形,从而得到输出脉冲幅度23 V、输出阻抗50Ω、脉冲前沿小于160 ps的方波脉冲,脉冲触发晃动小于4.5 ps(rms),脉冲宽度5 ns,幅度稳定性优于3%,顶部不平坦度优于5%.该脉冲发生器在“神光Ⅲ”高功率激光原型装置前端系统中获得成功应用.     

光纤-光栅对激光脉冲压缩

本文报道用2m单模保偏光纤实现脉冲光谱加宽,经光栅对补偿后,将40ps脉冲压缩到小于10ps的实验结果,分析了影响光脉冲压缩质量的原因。实验结果与理论较好地吻合。     

Generation of synchronized signal and pump pulses for an optical parametric chirped pulse amplification based multi-terawatt Nd:glass laser system

Synchronized signal (650 ps) and pump (1.3 ns) pulses were generated using 4-pass geometry in a grating pair based pulse stretcher unit. The pump pulse has been further amplified in a high gain regenerative amplifier. This amplified pulse was used as the pump in an optical parametric chirped pulse amplification based Nd:glass laser system. As the chirped signal pulse and the pump pulse originated from the same oscillator, the time jitter between the pump pulse and the signal pulse can be <50 ps.