飞秒激光在晶体中传输的级联非线性过程

系统地回顾了有关级联过程导致的各种非线性效应的工作,指出了级联效应可导致不同光谱成分间出现能量转移现象,且二阶级联过程中产生的白光还能够提供种子光进而得到基于参量放大过程的宽带锥形辐射。在此基础上,进一步研究了入射的基频波长对于超连续白光能量转移效果及产生倍频效率的影响以及二阶级联过程引起的偏振调制现象,指出当入射波长越靠近相位匹配波长时倍频效率越高,发现二阶级联效应还可以引起显著的基频光偏振调制。     

应用级联倍频方法提高倍频系统输出稳定性研究

提出应用级联倍频方法提高倍频系统输出稳定性,并就该方法的有效性进行了理论分析和模拟计算.分析和计算结果不但证明级联倍频方法能实现倍频系统稳定输出,而且还表明可以通过仔细调节第一块倍频晶体中波矢方向 k 与光轴间夹角、两块倍频晶体间的间隔,能调节改变实现倍频系统最稳输出时所需第二块晶体的理论计算长度,使之与第二块倍频晶体的实际加工长度一致,最终实现系统稳定倍频输出.级联倍频方法在实现高输出稳定性的同时能实现高的倍频转换效率,对应用于光参量啁啾脉冲放大系统的高稳定抽运源系统的设计建造具有重要参考意义. 关键词： 级联倍频 稳定倍频输出 光参量啁啾脉冲放大     

光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统的耦合动力学过程研究

构建了掺镱大模场面积单偏振光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统. 讨论了腔内净色散量和抽运功率对振荡级输出参数的影响和振荡级参数对放大级输出参数的影响. 在本实验条件下, 当腔内净色散量取较大负色散时, 振荡级直接输出的脉冲更宽, 且携带更少的啁啾. 当振荡级抽运4.53 W时, 选择最接近变换极限的脉冲作为种子脉冲, 放大级在60 W抽运时输出压缩后无基底的短脉冲, 宽度为45.7 fs, 平均功率28 W. 振荡级抽运功率增加到5.08 W, 放大级抽运70 W时, 获得最高输出功率34.5 W, 对应脉宽53.5 fs.     

级联χ(2)过程产生高量值高阶非线性相移

基于位相失配三倍频(Δk≠0)转换,构建了产生高阶非线性相移的χ(2)级联非线性过程.此过程不涉及三阶等其他非线性效应,仅表现为纯的五阶非线性,所感应的非线性相移正比于I2.进一步的数值计算研究表明χ(2)级联五阶非线性相移不仅符号可控,而且具有丰富的饱和特性,其量值远高于χ(2)级联三阶非线性相移.     

级联χ2过程产生高量值高阶非线性相移

基于位相失配三倍频(Δk≠0)转换,构建了产生高阶非线性相移的χ(2)级联非线性过程.此过程不涉及三阶等其他非线性效应,仅表现为纯的五阶非线性,所感应的非线性相移正比于I2.进一步的数值计算研究表明χ(2)级联五阶非线性相移不仅符号可控,而且具有丰富的饱和特性,其量值远高于χ(2)级联三阶非线性相移 关键词： 级联非线性相移 倍频     

基于级联倍频机制无啁啾激光脉宽随晶体位相失配量的非线性变化

在无啁啾激光脉冲的非线性压缩过程中,基于级联倍频机制,对影响脉冲压缩的敏感因素——晶体位相失配量进行了理论分析和实验验证。当入射基频激光(即1ω光,波长为800nm,脉宽为278fs)进入I类二倍频β-BaB2O4(BBO)晶体后,随着晶体位相失配量的增加,基频光的输出脉宽先降后升,这种趋势可总结为"U"字形非线性变化;当位相失配量为40mm-1时,脉宽缩至最小,此时脉宽压缩比最大。     

飞秒激光在BBO晶体中倍频效率的数值计算

采用分步傅里叶法对飞秒激光在BBO晶体中倍频过程的效率进行了数值计算,分析表明这种方法既避免了其他数学方法的繁琐,又直观地展现了倍频过程的物理本质.针对有关实验条件,计算了脉宽为100fs的激光脉冲通过2mm长、Ⅰ类相位匹配的BBO晶体的倍频效率,计算结果与实验上对同样晶体倍频效率的测量是一致的. 关键词： 飞秒激光 倍频     

二次谐波产生的非线性相移的解析研究

给出一种分析二阶非线性级联效应的解析方法，对Ⅱ型二次谐波产生的非线性级联效应进行了详细的理论研究和分析。结果表明倍频晶体中正交输入两个振幅不相等的基波分量时，在近相位匹配下二阶非线性级联效应能够产生大的相移。利用本文的解析方法可以对任意二阶非线性相移产生的过程进行优化，从而以最小的需求输入功率来获得特定的相移。还对由非线性相移诱导的且与光强有关的偏振旋转效应和一种基于偏振旋转效应的全光偏振开关进行了分析和讨论。本文的结果对于建立一种基于Ⅱ型倍频晶体中非线性相移诱导偏振旋转效应的新全固化被动锁模飞秒激光装置具有十分重要的意义。     

晶体级联方式的宽带三倍频方案分析

讨论了入射基频光频谱宽度、两块和频晶体失谐角对KDP晶体Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ类角度失谐级联方式的三倍频光功率谱分布的影响,分析了影响三倍频效率的因素。研究结果表明,第二块和频晶体得到的三倍频光的功率谱分布与基频光功率谱分布及失谐角有关,三倍频光频谱宽度近似为基频光的3倍,采用该方案的三倍频可有效抑制由于基频光时间相位调制导致的三倍频光强随时间分布的不均匀,并能有效提高大带宽条件下的三倍频转换效率。同时,采用该方案的三倍频,对级联的两块和频晶体厚度及失谐角调整精度要求不高,在实验上有很大的可操作性。     

晶体级联方式的宽带三倍频方案分析

 讨论了入射基频光频谱宽度、两块和频晶体失谐角对KDP晶体Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ类角度失谐级联方式的三倍频光功率谱分布的影响,分析了影响三倍频效率的因素。研究结果表明,第二块和频晶体得到的三倍频光的功率谱分布与基频光功率谱分布及失谐角有关,三倍频光频谱宽度近似为基频光的3倍,采用该方案的三倍频可有效抑制由于基频光时间相位调制导致的三倍频光强随时间分布的不均匀,并能有效提高大带宽条件下的三倍频转换效率。同时,采用该方案的三倍频,对级联的两块和频晶体厚度及失谐角调整精度要求不高,在实验上有很大的可操作性。     

与794nm飞秒激光精确同步的无直流背底的1064nm脉冲光的产生

基于非共线光参量放大(NOPA)，以宽带794nm飞秒激光的倍频光为抽运光，以连续的He-Ne激光为信号光，产生了与宽带794nm飞秒激光精确同步的无直流背底的1064nm的脉冲光.实验结果显示该1064nm的光脉冲可作为光参量啁啾脉冲放大系统的抽运激光链的种子光，从而实现用全光学方法实现OPCPA系统抽运光和信号光的精确同步.还将非共线光参量放大器置于经特殊设计的He-Ne激光腔内，也同样成功得到了无直流背底的1064nm的光脉冲.经一次光参量放大后所得到的1064nm光的光谱和空间啁啾特性与非共线光参量放大器置于He-Ne激光腔外时得到的1064nm的光脉冲相同，而其单脉冲能量约为腔外NOPA的10倍. 关键词： 非线性光参量放大 光参量啁啾脉冲放大 时间同步     

飞秒脉冲的二次谐波理论和实验研究

本文分析了小信号情况下飞秒脉冲的倍频特性,在非耗尽近似下,得出了飞秒脉冲二次谐波波形及效率的解析解,在时间域内,对一般条件的耦合波方程进行了数值解,分析了相位失配对飞秒脉冲倍频波形及效率的影响。 用0.5mm厚的一类匹配LBO晶体对碰撞锁模激光器产生的80fs超短脉冲进行了腔外倍频实验,实验结果与理论计算符合得很好。     

飞秒BBO光参量放大中闲频光二次谐波的产生

由于相位匹配条件和非线性晶体透光范围的限制，400nm蓝光抽运的飞秒β-BaB₂O₄（BBO）光参量放大（OPA）输出的参量光调谐范围有限，很难得到波长小于460nm的蓝光和近紫外光.实验采用1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大器的倍频蓝光作抽运光，超连续白光 作种子光，在Ⅰ类非共线相位匹配条件下，利用宽带的飞秒BBO OPA，在一定的实验参数下 获得了530—810nm放大的信号光，以及810nm—17μm波段范围的闲频光.与此同时 ，还获得了410—700nm连续可调的闲频光的二次谐波，其与闲频光层叠分布，单脉冲能量 为26μJ，转换效率大于5%.仅利用单块晶体的飞秒BBO OPA就可以获得410—810nm连 续可调的飞秒脉冲输出，从而为更多研究和应用的需要提供了重要的光源.对飞秒光参量放 大中闲频光二次谐波产生的条件也进行了理论分析. 关键词： 二次谐波 闲频光 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

超连续谱注入飞秒光参量放大实验研究

提出了一种很有特色的基于超连续谱注入的飞秒光参量放大技术,该种技术方法不仅克服了常规1 053 nm脉冲在前端小能量放大时的增益窄化现象,而且可实现800 nm激光和1 053 nm激光的零时间同步。通过系统的实验研究,获得了大于4 mJ的1 053 nm宽带信号光能量     

超短脉冲强激光在空气中的传输

超短脉冲强激光在空气中传输时由于非线性克尔自聚焦效应会使激光光束聚焦，造成空气的离化而形成等离子体，等离子体对激光光束又会产生散焦作用，这两种过程的动态平衡可以形成很长的等离子体通道，从而产生一系列复杂而有趣的现象．文章对通道形成的机理、锥角辐射、超连续谱和三次谐波的产生进行了阐述，并介绍了目前等离子体通道形成的几种理论模型．文章还对通道内的各种复合和辐射机制进行了分析．     

Generation of femtosecond laser pulses at 396 nm in K_3B_6O_(10)Cl crystal

K_3B_6O_(10)Cl(KBOC), a new nonlinear optical crystal, shows potential advantages for the generation of deep ultraviolet(UV) light compared with other borate crystals. In this paper we study for the first time the second harmonic generation(SHG) of a femtosecond Ti:sapphire amplifier with this crystal. Laser power is obtained to be as high as 220 m W at the central wavelength of 396 nm with a 1-mm-long crystal, and the maximum SHG conversion efficiency reaches 39.3%. The typical pulse duration is 83 fs. The results show that second harmonic(SH) conversion efficiency has the room to be further improved and that the new nonlinear crystal is very suited to generate the high efficiency deep ultraviolet laser radiation below 266 nm.     

Optimization of type-II frequency doubling of spatial and temporal limited laser light in nonlinear crystals

Type-II frequency doubling of short Gaussian laser pulses is studied theoretically. The situation is analysed when the group velocity mismatch and the walk-off angle of the interacting waves limit the frequency conversion efficiency. It is shown that with collinear ‘o’ and ‘e’ polarized fundamental waves a temporal and spatial separation of the fundamental beams is necessary to compensate for both effects. Results of the presented model are discussed for KDP crystals.