超短脉冲激光再生与多程放大器的理论分析与实验建立.理论部分

从半经典理论的麦克斯韦－布洛赫方程出发,对种子激光脉冲在再生和多程放大器中的放大过程进行了分析,结合实际的物理条件得出了放大器的峰值输出的解析表达式,并详细地分析了放大器的损耗和增益对峰值输出的提高和稳定的影响．得出了一些对实际搭建工作具有指导意义的结论．     

超短脉冲激光在有机分子材料中的动力学过程研究

利用从头计算方法，在密度泛函理论上，计算了分子的电子结构和电偶极矩.通过求解麦克斯韦-布洛赫方程，研究了超短脉冲激光与硝基苯胺分子材料的相互作用，着重分析了分子的固有偶极矩对脉冲激光波形、频谱成分以及分子能级占有率产生的影响.研究结果表明，慢变幅近似和旋波近似不能很好地描述超短脉冲在PNA分子介质中传播.分子的固有偶极矩进一步使脉冲传播背离面积定理，引起了脉冲更快地分裂.当脉冲激光在PNA分子介质中以电荷转移态的激发能共振传播时，脉冲激光频谱中明显地出现了二次谐波成分，显示了该分子具有较强的双光子吸收性质. 关键词： 超短脉冲激光 硝基苯胺分子 麦克斯韦-布洛赫方程     

超短脉冲激光在硝基苯胺分子材料中的非共振传播

通过严格求解麦克斯韦-布洛赫方程,研究了超短脉冲激光与硝基苯胺分子材料的非共振相互作用.研究结果表明,当脉冲激光在该分子介质中以电荷转移态的激发能的二分之一非共振传播时,脉冲激光频谱中明显地出现了二次谐波成分,显示了该分子具有较强的双光子吸收性质.     

两色超短脉冲激光与级联三能级分子体系相互作用的动力学研究

在不采用旋波近似和慢变幅近似的条件下,采用时域有限差分法和预估矫正法求解Maxwell-Bloch方程,对两色2π超短脉冲激光在级联三能级有机分子体系(4,4′-二甲氨基二苯乙烯分子)中传播的动力学过程进行了数值模拟.该有机分子属于一维对称体系,其电子结构和电学参量在密度泛函水平上给出.在低能量范围内,该分子可以简化为三能级体系.我们研究了在不同共振条件下,两色超短脉冲的时空演化特性和三能级体系各个能级粒子数占有率的分布情况.     

级联三能级模型下超短脉冲激光与分子相互作用的动力学研究

通过求解麦克斯韦-布洛赫方程，研究了超短脉冲激光和一维对称π共轭分子材料(4,4′-二甲氨基二苯乙烯分子)的相互作用.该分子材料具有较强的非线性光学性质，其分子的电子结构和电偶极矩是在密度泛函理论水平上利用从头计算方法得到的.研究结果表明，慢变幅近似和旋波近似不能很好地描述超短脉冲在该分子介质中的传播.在单光子共振情况下，保持入射脉冲的脉冲宽度不变，当小面积脉冲在该分子介质中传播时，二能级模型可以较好地描述脉冲激光与该分子体系的相互作用过程.但对于大面积脉冲激光，由于较明显地产生了分子的二次激发，此时分子 关键词： 超短脉冲激光 4′-二甲氨基二苯乙烯分子 三能级模型 麦克斯韦-布洛赫方程     

高功率钛宝石激光放大器理论研究

从麦克斯韦方程出发，建立了宽带高功率激光放大系统的理论模型，同时用数值方法对宽带和窄带高功率激光放大器进行了计算，讨论了增益变窄效应在放大系统中对放大脉冲的影响，从理论上提出并验证了消除由放大介质发射截面不对称对脉冲造成的畸变的方法。论文对正确设计高功率激光驱动器也具有一定指导价值。     

利用半导体激光放大器放大半导体激光超短脉冲及选取单模

本文对半行波半导体激光放大器的超短光脉冲响应进行了研究,结果表明:脉宽为27ps,重复频率为1GHz的超短光脉冲通过放大器后,脉冲没有展宽,并且由于半行波半导体激光放大器对波长的选择放大性,在输入为多模的情况下,获得了单模超短脉冲输出。     

激光二极管列阵抽运的单纵模激光脉冲再生放大器

详细研究了单纵模激光脉冲从注入到再生放大过程中脉冲的建立过程 ,采用折迭驻波腔结构的再生放大器 ,实现了激光二极管列阵抽运的高稳定单纵模激光脉冲的再生放大 ,获得了总增益为 1 2× 10 7的高增益放大。取出单脉冲能量为 1 2mJ ,单程净增益为 1 5。     

脉冲激光在有机分子材料中的共振传播

利用麦克斯韦-布洛赫耦合方程,研究了激光脉冲在4,4′-二甲氨基二苯乙烯分子材料中的共振传播,探讨了激光脉冲在传播中的时空演化情况.在数值计算中考虑了各种阻尼效应.     

激光脉冲放大器传输波的计算

研究了一个非线性激光脉冲放大器传输系统，利用广义泛函-变分迭代理论和方法，得到了相应系统的近似解.从而为设计激光脉冲放大器提供了便利. 关键词： 激光 放大器 非线性     

超短激光脉冲二倍频理论分析

采用快速傅里叶变换（FFT）算法和Rung-Kutta法对KDP晶体中超短激光脉冲二倍频过程作了研究。详细讨论了群速度失配、群速度色散和三阶非线性相位调制效应对倍频光脉冲波形、光谱及转换效率的影响。研究结果表明：在超短激光脉冲二倍频中，三阶非线性相位调制效应可使二倍频光脉冲形状发生畸变，光谱明显展宽且转换效率降低；当入射基频光功率密度大于100GW/cm2时，三阶非线性效应是影响倍频过程的主要因素。     

双向抽运钛宝石啁啾脉冲激光多通放大的理论与实验研究

以双向抽运方式为基点，提出了新的、更接近实际的多通放大计算模型与方法，系统地计算分析了共焦腔双向抽运钛宝石激光放大器的放大特性，进而采用新的放大构型完成了啁啾脉冲多通放大．将实验结果与理论计算进行了比较，两者符合得很好．这种放大器大大减少了放大次数并彻底避免了再生腔必需的诸多光电元件 关键词：     

飞秒激光脉冲在三能级有机分子介质中传播时的频谱分析

通过采用预估校正的时域有限差分法求解麦克斯韦-布洛赫方程,我们研究了飞秒激光脉冲在三能级有机分子(4,4-二甲氨基二苯乙烯分子)介质中传播时脉冲的频谱演化情况.在单光子共振情况下,即入射脉冲频率等于1、2能级之间的共振频率,对大面积入射脉冲,由于强的二次激发的作用,电场频谱中出现了在ω32附近振荡的频率成分,ω32是2、3能级之间的共振频率,说明对大面积入射脉冲二能级模型已经失效,需要采用多能级模型来描述分子介质.在双光子共振情况下,即入射脉冲频率等于1、3能级之间的共振频率的一半,由于介质中放大的自发辐射和四波混频的作用,部分入射脉冲能量转化为高频和低频电场成分的能量,分子介质表现出了很强的光功率限幅特性.     

多程脉冲激光放大器的宽带放大逆问题研究

宽带放大逆问题对于研究高功率激光系统的放大性能十分重要。将极化强度时域解析法应用于亚纳秒量级的宽带放大研究,通过Gerchberg-Saxton(GS)和遗传算法的混合算法,详细模拟和研究了脉冲激光的宽带放大逆问题,即给定输出脉冲的时间和空间分布,结合放大系统参数,逆向反演注入放大器脉冲的时空波形。极化强度时域解析法应用于宽带放大具有计算耗时少的优点,混合智能算法简化了激光放大器的逆问题模型,加快了逆问题求解的收敛速度。     

高效率多程折叠Nd∶YVO_4激光放大器

采用具有近共焦、非稳腔特点的多程折叠光路结构,使激光光束多次通过增益介质,实现了高提取效率的激光放大器。实验中在注入22W种子激光的条件下,以43.9%的提取效率得到了63W的激光输出,斜效率超过52%,激光放大器的输出光束质量从种子激光的M2X=2.08,M2Y=1.92变为M2X=2.84,M2Y=1.79。     

高效率多程折叠Nd:YVO4激光放大器

采用具有近共焦、非稳腔特点的多程折叠光路结构,使激光光束多次通过增益介质,实现了高提取效率的激光放大器.实验中在注入22W种子激光的条件下,以43.9%的提取效率得到了63 W的激光输出,斜效率超过52%,激光放大器的输出光束质量从种子激光的M2X=2.08,M2Y=1.92变为M2X=2.84,M2Y=1.79.