飞秒激光非线性频率转换的自适应优化过程

使用闭环控制的自适应控制光学系统对飞秒激光的波前进行调控,可以有效改善激光与物质相互作用中由于相位畸变或光路偏差导致的效率下降。利用可编程纯相位的液晶空间光调制器结合模拟退火算法设计的自适应优化系统,在BBO晶体的飞秒倍频过程中实现了对相位畸变和光路偏差导致倍频效率下降的自动补偿,从而实现飞秒倍频效率的最优化。     

飞秒掺钛蓝宝石激光三倍频理论和实验研究

从理论和实验上分别研究了飞秒掺钛蓝宝石激光二倍频和三倍频的非线性频率转换过程.采 用Ⅰ类相位匹配非共线和频方法得到飞秒掺钛蓝宝石激光的三倍频2601nm输出，转换效 率达64%, 脉冲宽度为169fs.这为时间分辨电子显微镜提供了一种超短脉冲的紫外光源. 关键词： 飞秒激光 三倍频 时间分辨 BBO晶体     

全固态飞秒激光高光束质量三倍频研究(特邀)

对全固态飞秒激光三倍频产生高光束质量343 nm飞秒激光进行了系统研究。基频光源为脉冲宽度为105 fs、重复频率为76 MHz、中心波长为1 030 nm的商用Yb:KGW锁模激光器,利用1.7 mm长LBO晶体获得60%的二倍频转换效率,然后分别研究了基于BBO晶体Ⅱ类相位匹配和Ⅰ类相位匹配的三倍频产生。在基频光功率为5 W的条件下,利用Ⅱ类相位匹配的BBO晶体,获得的最大平均功率为0.71 W,三倍频转换效率约为14%;利用Ⅰ类相位匹配的BBO晶体,获得平均功率为1.01 W的紫外激光输出,三倍频转换效率为20.2%。获得的343 nm紫外激光的光束质量优于1.3。     

强会聚入射时，BBO晶体倍频效率和束腰半径的关系

研究了强会聚绿光高斯光束入射到BBO晶体中的紫外倍频过程,建立了相应的倍频理论模型. 模型综合考虑了高斯光束的发散,BBO晶体的倍频接受角以及紫外光的走离效应等因素的影响. 理论计算了倍频效率和倍频光的远场分布,并通过实验验证了理论分析结果. 关键词： BBO晶体紫外倍频 高斯光束 倍频接受角 远场光斑     

BBO晶体在CPM非稳腔Nd：YAG激光器中的腔内倍频效应

本文报道用BBO晶体作为腔内倍频元件,在带抗共振环的对撞脉冲锁模非稳腔Nd:YAG激光器中实现腔内倍频激光输出,获得倍频能量转换效率为50.4%.理论和实验均证明了该激光器的BBO腔内倍频转换效率高于腔外倍频转换效率.     

基于单晶体的可调谐参量超荧光的产生

研究了一种基于单晶体的可调谐超荧光产生机理，在一个偏硼酸钡(BBO)晶体中实现了飞秒脉冲倍频过程和光参量产生过程.实验中采用kHz高功率钛宝石激光系统输出的飞秒脉冲光倍频后的蓝光作为抽运光，获得了可调谐范围为480—530 nm参量超荧光光谱输出.理论上分析了这种超荧光产生机理，并利用放大传递函数模拟出参量超荧光环的产生过程.结果表明，在一个BBO晶体中，当抽运光源输出光入射晶体角度同时满足倍频相位匹配角和非共线光参量产生相位匹配角时可产生参量超荧光环，通过微调相位匹配角可控制参量超荧光光谱调谐输出.该理论和实验研究为控制参量超荧光和量子纠缠态的产生提供了理论依据，对于量子成像和量子通讯等领域的发展具有重要意义.     

飞秒紫外激光脉冲振荡的实验研究

本文讨论了采用空间光脉冲光谱的啁啾特性和选择聚焦透镜焦距相结合的技术大大提高二次谐波转换效率和产生紫外飞秒光脉冲的实验研究.采用一类相位匹配的BBO晶体,当飞秒钛宝石光脉冲平均功率为560mW时,二次谐波输出功率为352mW,二次谐波转换效率高达63%;采用一类相位匹配的LBO晶体时,获得高光束质量的倍频蓝光输出,输出平均功率为170mW,转换效率大于30%.运用LBO倍频产生的蓝光脉冲和剩余的基频光脉冲进行了三次谐波的振荡研究.三倍频晶体采用BBO,通过优化设计倍频光与基频光之间的空间模匹配及精确时间延迟,得到飞秒紫外光输出,输出功率为2mW,中心波长约为280nm,重复率为100MHz.     

飞秒脉冲激光的倍频实验研究

用互类匹配ＢＢＯ晶体对近红外波段钛宝石飞秒脉冲激光做倍频实验，取得近３０％的转换效率，对飞秒脉冲激光倍频的有关问题进行了分析讨论．     

多晶体级联钛宝石激光宽带三倍频

 用多块BBO晶体对钛宝石激光进行宽带三倍频, 比通常的两块晶体的方法效率上有所提高,实验研究了三倍频光的时间和空间特性,并从理论上分析了这种方法在激光带宽和效率等方面的优点,为ICF提高一种新的三倍频技术。     

高效、高峰值功率蓝光飞秒脉冲产生研究

分析计算了利用棱镜组引进频谱空间啁啾来补偿谐波倍频晶体的相位失配.结果表明,光谱 存在空间啁啾时,选择合适的透镜可在一定程度上补偿由于飞秒光脉冲的宽谱带引起的相位失配.采用此方法在实验上用自制的飞秒自锁模钛宝石激光器和BBO倍频晶体进行了二次谐波 倍频的研究,结果产生倍频蓝光的转换效率高达63%,蓝光平均输出功率达320mW,中心波长 为420nm,光谱带宽达5.5nm,可支持33.6fs的光脉冲.利用钛宝石激光器中的棱镜对进行波 长调谐,可使蓝光脉冲产生404—420nm的调谐范围. 关键词： 飞秒蓝光脉冲 空间啁啾补偿 二次谐波产生 转换效率     

Generation and amplification of dual-color femtosecond pulses by a noncollinear optical parametric up-conversion process

Noncollinear optical parametric up-conversion generation and amplification are realized in a thick β-barium borate (BBO) crystal, and a couple of visible femtosecond up-conversion laser pulses can be achieved by a femtosecond pulse at 800 nm as the pump sources. The theoretical and experimental results indicate that there exist phase-matching conditions for dual-color noncollinear parametric up-conversion generation and amplification, and their wavelengths can be tuned by rotating the BBO crystal. This parametric up-conversion generation and amplification can be attributed to three and five-wave mixing in a thick BBO crystal, and it shows the potential application on optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA) to generate multi-color ultraviolet or visible femtosecond laser pulses pumped directly by femtosecond fundamental laser pulses without frequency-doubling or tripling.     

飞秒光参量放大中三波群速失配的补偿

为了消除群速失配对参量放大的不利影响，描述了利用脉冲波面倾斜与非共线相位匹配相结 合，完全补偿飞秒光参量放大（OPA）中三波群速失配的新方法.计算了在BBOⅠ类、Ⅱ类相 位匹配条件下， 三波实现群速匹配时，相位匹配角、脉冲波面倾斜角以及非共线角随信号 光波长的变化.并分析了三波群速匹配对空间走离长度、参量增益和参量带宽的影响.结果表 明，在BBOⅠ类、Ⅱ类相位匹配条件下，利用该方法均能实现飞秒OPA连续调谐时三波的群速 匹配，从而大大增加了三波的有效互作用长度，为能够获得高增益，窄脉宽的参量光脉冲提 供了理论依据和指导. 关键词： 群速匹配 脉冲波面倾斜 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

基于瞬态光栅频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的研究

超宽光谱的飞秒脉冲测量一直是超快激光领域的重要研究方向之一.常规的飞秒脉冲自相关方法是通过测量自相关倍频信号来获得,而倍频信号具有波长选择性,不同中心波长的飞秒脉冲测量需要更换不同的倍频晶体,十分不方便.因此,提出了一种改进型的瞬态光栅频率分辨光学开关(TG-FROG)方法用于测量飞秒脉冲.该方法结合四波混频和频率分辨光学开关方法,其基本过程是将待测脉冲分为三束,其中两束脉冲经过精密的延时控制并聚焦在光学介质上达到时空重合,利用三阶非线性效应产生稳定的瞬态光栅作为开关光;另一束脉冲作为探测光与产生的瞬态光栅进行相互作用产生一个信号光,使用光谱仪对该信号光的光谱与延迟时间进行测量,并通过反演迭代算法处理而获取待测飞秒脉冲的光谱与电场信息.该方法只需要待测光的功率密度达到三阶非线性效应就可以实现测量,因此可以应用于任意中心波长的飞秒脉冲测量.利用该方法对中心波长分别为800 nm, 400 nm的飞秒脉冲,以及超连续亚10 fs的周期量级超宽光谱飞秒脉冲进行了测量,并与常规的干涉自相关仪器测量结果进行了比较,所得测量结果基本一致.实验结果表明,建立的基于TG-FROG方法对不同中心波长,不同脉冲宽度的飞秒脉冲测量是十分有效的.     

BBO晶体中飞秒脉冲的二次和三次谐波振荡产生

同时考察了群速色散失配、最低阶群速色散和二阶群速色散。研究了在ＢＢＯ晶体中飞秒激光脉冲的谐产生，计算了ＢＢＯ晶体的作为波长函数的晶体的最低阶和二谐群速色散，借助求解改进的耦合波方程的数值计算，得到了飞秒脉冲的二次及三次谐波辐射，分析了最低工阶及二阶ＧＶＤ对于基波脉冲和谐波脉的影响，最后考虑了三次谐波产生中群速失配的补偿。     

Simultaneously phase-matched parametric processes in a single-pass interaction for efficient visible generation

We demonstrate simultaneously phase-matched cascaded optical parametric amplification (OPA) and sum-frequency generation (SFG) processes in a single-pass interaction in a BBO crystal, where the seed pulse is produced through the self-induced superfluorescence generation. Tunable femtosecond pulses in the blue-green spectral range are produced through the single-pass SFG interaction with a maximum conversion efficiency of about 12%.     

基于单个BBO晶体载波包络相位稳定的高效率光参量放大器

基于单个BBO非线性晶体,利用非共线光参量放大技术,研究了载波包络相位稳定的高效率可调谐近红外脉冲产生.以载波包络相位稳定的飞秒激光放大系统产生的白光作为种子光,注入一个二类匹配的二级光参量放大器,在1350 nm波段获得抽运-信号光34%的转换效率.利用f—2f光谱相干测量技术,放大脉冲载波包络相位的抖动30 min内小于137 mrad.该方法提供了一种简单高效的载波包络相位稳定的红外脉冲产生技术.     

Efficient noncollinear parametric amplification of weak femtosecond pulses in the visible and near-infrared spectral range

We report measurement of efficient amplification of weak femtosecond supercontinuum seed pulses by use of a noncollinear optical parametric process in BBO crystal pumped with 150-fs pulses from a frequency-doubled regenerative-amplified Ti:sapphire laser at 390nm . The highest amplification factor, 10(8) , was achieved for 3x10(-16)J energy seed pulses at wavelength of 560nm.     

Frequency doubled femtosecond Ti:sapphire laser with an assisted enhancement cavity

We report an enhancement cavity for femtosecond Ti:sapphire laser at the repetition rate of 170 MHz. An enhancement factor of 24 is obtained when the injecting pulses have an average power of 1 W and a pulse duration of 80 fs. By placing a BBO crystal at the focus of the cavity, we obtain a 392-m W intracavity doubled-frequency laser, corresponding to a conversion efficiency of 43%. The output power has a long-term stability with a root mean square(RMS) of 0.036%.