高阶效应对超短艾里-高斯脉冲相互作用的影响

本文运用分步傅里叶变换,对满足高阶耦合非线性薛定谔方程的超短艾里脉冲与超短高斯脉冲,利用MATLAB数值模拟了在高阶效应下两脉冲相互作用后的演化过程以及时域上的强度变化。结果表明：负三阶色散效应使超短脉冲相互作用能传输更远距离;正三阶色散效应会减慢超短脉冲相互作用的传输。自陡峭效应通过孤子分裂现象的形式使超短脉冲相互作用产生时域位移,内拉曼效应可以将超短脉冲相互作用的能量由前沿处转移到后沿处。     

高阶效应对超短艾里-高斯脉冲相互作用的影响

本文运用分步傅里叶变换,对满足高阶耦合非线性薛定谔方程的超短艾里脉冲与超短高斯脉冲,利用MATLAB数值模拟了在高阶效应下两脉冲相互作用后的演化过程以及时域上的强度变化.获得了负三阶色散效应使超短脉冲相互作用能传输更远距离;正三阶色散效应会减慢超短脉冲相互作用的传输.自陡峭效应通过孤子分裂现象的形式使超短脉冲相互作用产生时域位移.内拉曼效应可以将超短脉冲相互作用的能量由前沿处转移到后沿处.     

高阶效应对光纤系统中孤子和艾里脉冲传输特性影响的数值研究

以变系数耦合高阶非线性薛定谔方程为理论模型,采用分步傅里叶方法,讨论了孤子和艾里脉冲在光纤中的传输特性。研究表明三阶色散、自频移和自陡峭效应导致孤子和艾里脉冲所分离出的俘获孤子的中心位置发生偏移,且三阶色散会影响俘获孤子的强度,并讨论了两脉冲的中心位置及强度对艾里脉冲截断系数的依赖关系。     

高阶效应对自相似抛物线脉冲相互作用的影响

讨论高阶效应对自相似抛物线脉冲传输中相互作用的影响.数值研究结果证明高阶效应使得自相似抛物线脉冲形状畸变非常严重,并加剧脉冲间的相互作用.我们分析了不同的高阶效应对脉冲间相互作用的具体影响.而且我们可通过幅度调制和脉冲压缩技术,获得较高质量的自相似抛物线脉冲串传输.这些结果对进一步研究高质量的自相似抛物线脉冲在高功率超短脉冲光纤放大器、激光器和传输系统中的应用有重要的意义.     

超短辛格高斯脉冲光束的频谱性质

给出了自由空间中超短辛格高斯脉冲光束在频率域传输的方程．对超短辛格高斯脉冲光束的功率谱进行了研究．结果表明：超短辛格高斯脉冲光束的轴外频谱具有红移、频谱变窄等性质．超短辛格高斯脉冲光束的光谱在衍射角不为零时有红移现象，并且随着衍射角的增加光谱红移也逐渐增大，频谱宽度逐渐变窄．在十倍瑞利距离处的数值模拟结果表明，衍射角等于3°时的频谱宽度仅为衍射角为0°时频谱宽度的四分之一．     

超短脉冲激光与钾原子的相互作用

采有耦合和非耦合表象,描述了超短脉冲激光与钾原子的相互作用。分析了进一步 激发光电离的过程,导出了跃迁终态随激光偏振组合的密切关键。     

高斯脉冲调制啁啾艾里脉冲

艾里脉冲尤其是啁啾艾里脉冲,由于其具有独特的性质,为此越来越受到人们的广泛关注和研究。但是由于啁啾艾里脉冲的复杂性,至今鲜有关于啁啾艾里脉冲的实验报道。鉴于此,在理论上通过对啁啾高斯脉冲进行调制可以得到啁啾艾里脉冲,并对调制机制及调制后脉冲的传输性质进行一定的研究。研究结果表明,调制后得到的类啁啾艾里脉冲与啁啾艾里脉冲基本相同,而且具有啁啾艾里脉冲的传输性质,这证明了通过对啁啾高斯脉冲进行调制得到啁啾艾里脉冲的可行性。     

竞争非局域向列相液晶中艾里高斯光束的相互作用

基于JUNG P S等提出的新型竞争非局域模型数值研究了艾里高斯光束在该模型中的相互作用,采用分步傅里叶算法数值模拟艾里高斯光束在竞争型非局域非线性向列相液晶中的相互作用。结果表明,可以通过调节初始振幅、初始间距、位相差以及非局域程度控制艾里高斯光束间的相互作用。初始振幅增大会使相互作用力增大;分子取向非局域程度的增加导致艾里高斯光束宽度展宽,使反相艾里光束吸引力增强,热非局域程度的改变使初始振幅较大的反相艾里高斯光束由相互排斥作用变为相互吸引作用,使反相艾里高斯光束出现排斥和吸引作用动态平衡;同时还发现增大热非线性系数能使反相艾里高斯光束出现吸引或排斥。     

五阶非线性对啁啾超短脉冲间相互作用的影响

基于包含五次复系数的高阶Ginzburg Landau方程为模型,采用分步傅里叶方法数值研究了啁啾类超短脉冲间的相互作用。结果表明:相邻孤子之间的相互作用对五阶非线性效应非常敏感,即使参数改变很小的值,也会改变其传输特性。适当地选择五阶非线性参数值,能够很好地抑制孤子间的相互作用,提高光纤传输的比特率。当相邻孤子的初始间距为6.8,五阶非线性参数值取-0.001时,可以实现2个孤子长距离的保型传输。最后讨论了五阶非线性作用下多孤子之间的相互作用及抑制。     

拉曼增益和自陡峭效应对艾里脉冲传输特性的影响

利用包含拉曼增益和自陡峭效应的非线性薛定谔方程, 忽略光纤损耗的情况下, 模拟和分析了艾里脉冲在单模光纤中的传输特性. 发现艾里脉冲在光纤中传输时由于受到拉曼增益和自陡峭效应的影响, 在一定条件下会转变为孤子, 并且, 转变后形成的孤子传播方向发生了偏移. 在时域方面, 艾里脉冲的小峰个数迅速减少, 变成含有一个主峰和次峰能量可以忽略的峰值结构, 此时, 可以把这个峰值结构近似为孤子的结构. 同时发现, 不管截止系数a和艾里函数振幅b 取什么值, 拉曼增益和自陡峭效应都会减小艾里脉冲的时移. 研究了艾里脉冲的加速度特性, 发现一定的传输距离下, 艾里脉冲的横向加速度在初始时并不是一个稳定的值, 但随着传输距离的增大, 加速度慢慢趋于稳定.     

在反常色散区艾里脉冲与光孤子相互作用规律的研究

本文采用分步傅里叶法,研究了在反常色散区孤子和艾里脉冲相互作用的规律,并且对相互作用后的孤子和艾里脉冲各自的强度、时域和时移进行了MATLAB仿真.通过仿真发现光孤子和艾里脉冲在光纤中相互重叠时,交叉相位调制(XPM)就会建立并且这种调制会影响孤子和艾里脉冲的性质.在相互作用过程中,孤子的形状保持不变,但是受到艾里脉冲自加速特性的影响孤子会发生偏移.艾里脉冲受XPM的影响会转化为孤子,传播方向也会发生偏移.可见,XPM使得艾里脉冲和孤子各自的性质都相互影响着对方.艾里脉冲和孤子的时域也会受到XPM的影响,使得原本不相同的脉冲形状都转变为含有一个主峰和一个次峰的相似结构,并且主峰和次峰的位置和脉冲宽度也大致相同,这也是艾里脉冲能够转换为孤子的一个依据.另外本文还模拟了不同输入强度r下的孤子和艾里脉冲的变化情况,模拟发现不管是艾里脉冲还是孤子时移都随着输入强度r的增大而增大,并且它们的变化趋势都是一样的,同时模拟还发现在相同的的r值下,时移也会随着a值的增大而增大.     

Reflection and Refraction of an Airy Pulse at a Moving Temporal Boundary

Reflection and refraction of Airy pulses at a moving step refractive-index boundary are investigated. A comb-like reflected spectrum and an Airy-like transmitted spectrum are formed as an Airy pulse crosses a temporal boundary without initial group velocity mismatch or initial central frequency shift. The reflected and refracted pulses are significantly influenced by the location of temporal boundary and time-dependent refractive index change. The energy of each lobe of the comb-like reflected spectra can be controlled by changing the value of decay factor of the Airy pulse. In the case of an Airy pulse with an initial launch frequency shift, the reflected and refracted frequency shifts depend on the dispersion relation of the medium. The results can be used in potential applications involving optical manipulation.     

超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子的产生

 用2D3V PIC粒子模拟方法得到了超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子产生的图像，并对其机理进行了研究。在靶前后表面都观察到了高能离子的产生，并诊断了离子能谱。模拟结果表明，在靶前表面所产生的高能离子，角分布较大，在向靶内输运过程中会损失能量；在靶后表面产生的高能离子，定向性很好，能获得很高的能量。模拟得到的离子能量和实验观测结果在量级上相符。     

Formation of ultrashort electron pulses on scattering of an electron beam by a standing laser wave of ultrashort duration

The scattering of a well collimated electron beam by a strong standing laser wave of ultrashort duration, giving rise to a great number of scattered photons, is considered. This type of scattering is found to cause an electron beam to divide effectively into two parts. Ultrashort laser pulses are shown to be capable of forming ultrashort electron bunches whose length is governed by the laser beam diameter.     

Surface ripple changes during Cr film ablation with a double ultrashort laser pulse

Surface modification is investigated experimentally by varying the time separation of double femtosecond laser radiation and surface ripples by varying the time separation and polarization direction of double pulses train. Nanometer-sized particles are formed during resolidification of the molten region when the second pulse arrives within 10 ps and the molten material is ejected much after 10 ps. The ripple in the outer region remains oblique to the sum of the vector direction of the two pulses when the time delay is zero. With time delay ranging from 0.5 to 10 ps and different polarization directions of the laser radiation, the ripple generally aligned perpendicular to the polarization direction of the electric field with multiple pulses in the vicinity of ablation threshold is effectively eliminated without fragments at the edge. Furthermore, remnant ripples on irradiated area at higher energies with the same polarization direction are removed by irradiation at a lower energy with each different polarization direction of double pulse. Based on morphological observations for different time delays, possible mechanisms of ripple formations and eliminations are suggested.     

超短脉冲通过拼接光栅的远场分析

 从惠更斯-菲涅耳原理出发,得到了含有色差项的1/4圆光束在焦平面上的光场积分表达式（对于光束口径）,以及具有不同相位延迟的4束1/4圆光束相干叠加后的光场表达式,并建立了该相干叠加场的远场的数学模型,并对光束口径为10 cm,焦距为200 cm,脉宽1 ps的实例进行了模拟,得到了单光束、4个子光束间无相差和存在相位差三种情况下的远场强度分布图。结果表明,单束1/4圆光束的远场不再中心对称,而是轴对称;当子光束间存在π相位差时远场将出现明显的焦斑分裂,因此光栅拼接应将束间相差控制在远小于π的水平上。     

Fiber based high repetition rate, high energy laser source applying chirped pulse amplification

We demonstrate the potential of a high-gain Yb-fiber amplifier system to provide ultrashort pulses with high energies. 100 μJ pulses generated at a repetition rate of 32 kHz exhibit nearly diffraction limited output (M²≈1.7) at a 1060 nm center wavelength. Using chirped pulse amplification, temporally streched laser pulses from a femtosecond oscillator could be compressed after amplification to subpicosecond pulse duration. The achievable intensities are high enough to create plasmas which can efficiently convert laser light to the extreme ultraviolet radiation. In a multimode Yb-doped fiber amplifier we obtained average powers of up to 22 W and single pulse energies up to 130 μJ.