不同入射脉冲强度线性啁啾对BaF2晶体交叉偏振波输出特性影响的数值模拟研究

在超短飞秒激光技术中, 基于BaF₂晶体三阶非线性效应的交叉偏振波技术是目前最重要的提高脉冲时域对比度的手段之一. 针对不同入射脉冲强度下入射脉冲的线性啁啾对BaF₂晶体交叉偏振波的输出特性, 包括转换效率、光谱加宽和时域压缩的影响进行了详细的数值模拟和讨论.特别地, 详细对比研究了非饱和及强入射脉冲情况下线性啁啾对交叉偏振波输出脉冲光谱加宽的影响. 结果表明, 在强入射脉冲情况下, 交叉偏振波的光谱加宽量从非饱和情况下相对于零点线性啁啾时的对称结构, 变得不再具有对称性, 并对产生非对称性的原因进行了详细的物理解释.     

饱和功率密度下线性啁啾对交叉偏振波输出特性的影响

交叉偏振波(XPW)技术是一种基于具有各向异性特征的三阶非线性晶体的非线性滤波技术,由于结构简单,稳定可靠,是超强超快激光领域提高时域对比度、压缩脉宽的有效手段之一.在实验中发现,XPW的输出特性受驱动脉冲特性的直接影响,通过理论计算得到了XPW的脉宽和光谱宽度与驱动脉冲的啁啾特性关系,同时利用声光可编程色散滤波器设计实验对理论计算进行了验证.结果表明:实验结果很好地反映了理论计算得出的结论,同时在饱和功率密度条件下,还表现出了一些理论计算没有反映出的新现象,即XPW的光谱展宽突破了驱动脉冲宽度√3倍的限制,最终脉宽也能够压缩至小于入射脉宽的1/√3;此外对于相反线性啁啾的驱动脉冲所产生的XPW信号,其在光谱形状上有明显的偏移差异,同时输出效率也有所不同.最后对这些新现象进行了进一步的分析和理论解释.     

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.     

初始啁啾对双曲正割光脉冲线性传输特性的影响

采用分步傅里叶方法数值研究了初始线性啁啾和非线性啁啾双曲正割光脉冲在单模光纤反常色散区的线性传输特性，并与啁啾高斯脉冲的线性传输特性作了比较.给出了双曲正割光脉冲频谱宽度和时间带宽积随初始线性啁啾变化的表达式.结果表明，双曲正割脉冲在线性啁啾|C|>0.1时随传输距离的增加逐渐演化成近高斯型，在0≤|C|≤0.1时最后将演化为近双曲正割脉冲.|C|越小，脉冲时域波形越趋近双曲正割曲线.负啁啾对脉冲时域展宽的影响比正啁啾要大得多.当|C|≥0.5时，初始啁啾对双曲正割光脉冲展宽的影响比对高斯脉冲的影响更大.非线性啁啾双曲正割光脉冲在线性传输过程中会出现时域波形分裂现象，比具有相同啁啾的高斯脉冲时域波形分裂严重. 关键词： 频率啁啾 双曲正割光脉冲 线性传输 时域波形分裂     

啁啾脉冲频域相移的模拟与实验研究

在超快光学瞬态相移的测量中,结合线性啁啾脉冲与频谱干涉技术,可以获得啁啾脉冲相移随频谱的变化规律。光脉冲经过光栅色散和透镜聚焦后,不同的频率成分以空间上的不同坐标展开。当两束脉冲频谱同时在空间上展开时,相同的频谱成分会产生干涉。基于傅里叶变换频谱干涉技术,从频谱干涉图中提取相移,并对其进行了数值模拟和实验研究。结果表明,通过对不同类型频域相移进行重构所得到的结果反映出了相移随脉冲频谱变化的特性。实验结果表明了这种重构算法是有效的,与模拟结果具有较好的一致性。     

非线性延迟响应对啁啾类孤波的影响

以描述超短光脉冲在光纤中传输的高阶非线性Ginzburg-Landau方程为模型,给出了包含三阶色散,自陡效应以及非线性延迟响应等效应的锁模激光器系统的啁啾类孤波解,并采用分步傅立叶方法对该解析解的稳定性进行了详细的分析。结果表明:在一定的系统参数条件下,即使存在一些微弱的扰动,这类啁啾类孤波解依然可以稳定地存在并传输较长的距离。如果初始输入脉冲为任意的高斯脉冲,在经过一段传输距离的演化后,啁啾类孤波解形成并可以稳定传输。     

基于线性光放大器的交叉相位调制波长转换啁啾特性研究

建立了基于线性光放大器(LOA)的交叉相位调制波长转换模型,模型考虑了纵向载流子密度变化引起的有源区折射率的改变、端面反射、相位调制、放大的自发辐射噪声和横向垂直光场(VCL)的增益钳制作用。利用分段方法模拟计算了布拉格反射镜的反射率、偏置电流、信号光和探测光的功率和波长、信号速率与转换后信号啁啾的关系。结果表明:LOA具有增益钳制作用,能提高转换后信号的性能;增大布拉格反射镜的反射率可以降低转换后信号的啁啾;合理控制输入信号光和探测光的强度,调整干涉仪两臂LOA偏置电流的强度,可以获得啁啾较小的转换信号。     

耦合复变系数Ginzburg-Landau方程的啁啾类孤波对传输特性研究

通过对耦合复变系数Ginzburg-Landau方程所描述的非线性光纤系统的研究,分别数值分析了啁啾类亮-暗和啁啾类暗-暗两组孤波对在这种非线性光纤中传输的稳定性.在加入非线性增益(损耗),和增益带宽限制放大(滤波的谱限制)效应后,耦合啁啾孤子对的特点是暗孤波在反常群速度色散区,亮孤子在正常群速度色散区时可以稳定传输.并进一步讨论了加入振幅微扰和白噪声微扰对孤子传输稳定性的影响.     

啁啾的引入对线性负切趾型布拉格光栅双稳特性的影响

基于耦合模理论，对线性负切趾型布拉格光栅中引入啁啾后其双稳特性的变化进行了研究.结果表明：引入正啁啾有利于改善线性负切趾型布拉格光栅的双稳态性能；通过合理选择正啁啾、线性负切趾型布拉格光栅的长度，可对其双稳态性能进行进一步优化. 关键词： 啁啾 线性负切趾布拉格光栅 双稳     

Ta2O5/MgF2异质结构三维光子晶体的偏振性

为了在可见及近红外波段得到具有良好带隙结构的三维光子晶体,利用传输矩阵法分析了MgF₂、Ta₂O₅ 以及Ta₂O₅/MgF₂异质结构三维光子晶体的带隙性质.结果表明：Ta₂O₅/MgF₂异质结构三维光子晶体在820~1 020 nm的近红外波段TM模式下具有不受入射光方向影响的全方位光子带隙.该结构有望用于制作近红外光波段的偏振器件.     

反铁电液晶TFMHxPOCBC-D2中CD2偏振红外光谱及手性烷基链受阻转动的研究

观测到反铁电液晶分子TFMHxPOCBC-D₂(4-(trifluoromethylhexy-3-d₂ carbonyl)phenyl 4'-octyloxybiphenyl caboxylate) 中CD₂的偏振红外光谱中液晶分子的手性烷基链的受阻转动，以及较大的双色吸收特性.应用一个分子模型，进行了偏振红外吸收的模拟计算，与实验结果相比较，得到液晶分子手性烷基链与分子长轴的夹角约为70°, 其受阻方向在液晶分子倾斜方向一侧的半圆内. 关键词：     

交叉克尔非线性对二阶非线性诱导透明的影响

考虑耦合介质存在交叉克尔非线性的情形下,研究了交叉克尔效应对耦合双谐振腔中二阶非线性诱导透明的影响.首先给出了描述体系理论模型的哈密顿量,再通过对海森堡-朗之万方程进行线性化,得到了探测场的透射率,进而得出系统的吸收和色散关系.研究结果表明,在交叉克尔非线性强度较小时,可忽略其对诱导透明的影响;随着交叉克尔非线性强度的增大,诱导透明窗口宽度随之快速变窄.此外,吸收曲线中还出现了双吸收峰.进一步增强交叉克尔非线性,导致原本出现的诱导透明消失,并在新吸收峰处产生了新的诱导透明,新的诱导透明的吸收零点位置随着交叉克尔非线性增加而向左偏移.这些结果可能在不透明介质的窄窗口光传输和提高光学腔的性能方面提供一些参考.     

掺铋BaF2晶体的制备及其近红外发光研究

通过温度梯度法制备了Bi₂O₃:BaF₂以及BiF₃:BaF₂晶体.在Bi₂O₃:BaF₂晶体中观察到了发光峰位于961 nm,半高宽202 nm的超宽带红外发光.在BiF₃:BaF₂晶体中检测到Bi²⁺和Bi³⁺可见区的发光,但是没有观察到红外发光.通过γ射线辐照实现了BiF₃:BaF₂晶体的近红外发光, 发光峰位于1135 nm,半高宽192 nm.讨论了Bi₂O₃和BiF₃掺杂BaF₂晶体的红外发光的机理. 关键词： 近红外发光 铋 氟化钡晶体 γ辐照     

掺铋BaF2晶体的制备及其近红外发光研究

通过温度梯度法制备了Bi₂O₃:BaF₂以及BiF₃:BaF₂晶体.在Bi₂O₃:BaF₂晶体中观察到了发光峰位于961 nm,半高宽202 nm的超宽带红外发光.在BiF₃:BaF₂晶体中检测到Bi²⁺和Bi³⁺可见区的发光,但是没有观察到红外发光.通过γ射线辐照实现了BiF₃:BaF₂晶体的近红外发光, 发光峰位于1135 nm,半高宽192 nm.讨论了Bi₂O₃和BiF₃掺杂BaF₂晶体的红外发光的机理.     

偏振方向对THz电光探测影响的理论研究

采用线性电光效应耦合波理论，系统地研究了用无中心反演对称性的立方晶系晶体作为探测晶体时，terahertz(THz)辐射信号和探测光的偏振方向对电光探测的影响. 研究结果发现，THz辐射和探测光的偏振方向都对电光探测影响很大，沿(110)方向传播时可以获得最大的探测灵敏度，最适合THz的横场探测. 计算研究的部分结果与已有的实验结果相一致，可为电光探测器的设计提供有用的指导. 关键词： 电光探测 THz辐射 偏振 线性电光效应耦合波理论     

波片光轴偏差对偏振分光光束振幅和相位的影响研究

研究了在线偏振光入射、波片和偏振分束器结合使用时波片光轴偏差对偏振分束器分出的两束光的振幅和相位的影响。给出了在两种放置情况下,任意波片光轴方向偏差对偏振分光光束振幅和相位影响的表达式。详细分析了1/4波片和1/8波片的影响性质,给出了具体的振幅和相位影响关系式。     

BaF2晶体的取向和入射束的剂量对溅射的影响

２７ｋｅＶ Ａｒ^＋离子束沿法向分别入射在ＢａＦ₂单晶（１１１），（１００）和（１１０）的晶面上，用捕获器方法和Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ背散射分析法测定了Ｂａ原子的溅射角分布和溅射产额。结果发现不同取向的晶体表面，它们的溅射产额有明显差异。当用剂量为５×１０¹⁷ｉｏｎ／ｃｍ²的Ａｒ^＋离子分别轰击这三种晶面时，其溅射产额的顺序Ｙ_１００＞ｙ_１１１＞ｙ_１１０．对已被上述剂量辐照过的晶面再作相同剂量轰击时，测得的溅射产额明显增大。这些结果被认为是由于在离子辐照过程中表面晶格受损逐步增大所致。 关键词：     

非相干背景光辐照对LiNbO3∶Fe与LiNbO3∶Fe∶In晶体中二波耦合的控制

理论分析和实验观测了非相干背景光辐照下掺杂LiNbO₃晶体中的二波耦合,发现非相干背景光能够在很大范围内灵活有效地控制信号光增益,抑制扇形效应,提高信噪比,缩短光栅的建立时间.入射光光强比一定时,适当地增大背景光光强可以使光栅响应时间减小一个数量级.尤其对于抽运光光强远大于信号光光强的情况下,上述作用更为明显. 关键词： 光折变 二波耦合 非相干背景光     

Cr2O3中反铁磁自旋波的低频拉曼光谱研究(英文)

反铁磁自旋波在高速和低能耗信息处理方面具有很大潜力。然而，在反铁磁体系中激发和检测太赫兹自旋波是具有挑战性的。在本工作中，我们验证了低频拉曼光谱可作为探测反铁磁体系中自旋波的有力工具。我们通过拉曼光谱系统研究了典型的单轴反铁磁体Cr₂O₃中的反铁磁自旋波，我们的测量范围低至2.3 cm^-1(69 GHz)。我们分析了自旋波的塞曼劈裂和自旋翻转相变。我们进一步通过偏振拉曼的方式确定了自旋波能支的角动量符号。我们还得到了Cr₂O₃的各向异性能，g因子和自旋翻转场随温度和磁场变化的函数关系。自旋波重整化理论解释了所有实验观测结果。     

交替行为对螺旋波影响的数值模拟研究

在离散可激发介质Greenberg-Hasting模型中引入交替(alternans)行为,研究了交替行为对螺旋波的影响.数值结果表明:在适当选择参数下,交替对螺旋波有很大影响,例如交替导致螺旋波的形状振荡,形成呼吸螺旋波,交替使螺旋波漫游、漂移,甚至使螺旋波漫游出系统的边界,交替使螺旋波破碎形成小螺旋波、反靶波和时空混沌等,首次在均匀介质中观察到交替导致传导障碍,使螺旋波破碎和消失,并对发生这些现象的机理进行了分析. 关键词： 离散可激发介质 螺旋波 靶波 漫游