基于液晶空间光调制器的太赫兹波频谱调制

频谱可调制的太赫兹波具有广泛的应用价值。利用一台纯相位式的液晶空间光调制器对飞秒激光脉冲进行空间整形,通过改变飞秒激光脉冲的横向空间分布,实现太赫兹波频谱的调制。在实验中,利用光泵浦整流方式产生太赫兹波,并利用太赫兹时域光谱系统对太赫兹信号进行探测。通过GS算法在液晶空间光调制器上加载不同的相位图,获得了不同的飞秒激光脉冲横向空间分布。通过改变探测距离和飞秒脉冲的空间分布参数,实现了太赫兹波频谱的调制。还利用菲涅尔衍射算法对这一过程进行了理论模拟,理论模拟结果与实验结果吻合的较好,这充分说明了基于飞秒脉冲空间整形的太赫兹光谱调制技术的可行性。     

横向剪切干涉法共路测量LCSLM的相位调制特性

提出一种测量扭曲向列液晶空间光调制器的相位调制特性的新方法——横向剪切干涉法.对经扭曲向列液晶空间光调制器调制后的待测波面进行横向剪切干涉,用CCD记录其干涉图样,并用最小能量算法计算其波面的相位分布,从而测得扭曲向列液晶空间光调制器的相位调制曲线.该方法对振动、空气扰动不敏感,对测量环境要求不高.给出了TN-LCSLM不同调制状态下相位调制幅度的三维轮廓图.     

液晶空间光调制器的调制特性测量

分析了液晶空间光调制器LC2002的工作原理,测量了振幅调制特性和最佳相位调制特性曲线.对经扭曲向列液晶空间光调制后的待测波面进行横向剪切干涉,用CCD记录其干涉图样,采用一维图像分析法得到最大相位调制为0.837π.实验证明液晶空间光调制器可以很好地进行相位调制.     

不同波长飞秒脉冲的相位测量

飞秒脉冲技术的不断发展能够较方便地产生不同波段和结构特性的飞秒脉冲. 对已有的改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统进行优化整合,使之胜任不同特性飞秒脉冲的测量. 利用该系统测量了两台飞秒激光系统输出不同波长的脉冲及其通过厚度为80 mm的BK7玻璃块而得到的啁啾脉冲. 实验结果表明,该系统的适用范围较宽. 关键词： 光谱相位相干直接电场重构法 飞秒脉冲测量 波长     

飞秒钛宝石放大激光脉冲的载波包络相位测量与控制

通过对重复频率为1 kHz的放大飞秒激光脉冲的光谱干涉实验,结合傅里叶变换进行了载波包络相位漂移的实验研究.在此基础上利用锁相环反馈控制技术实现了对载波包络相位的精密锁定,锁定后的激光脉冲稳态相位均方根误差小于80mrad,锁定时间超过3h.同时在理论上分析了光谱干涉测量放大激光脉冲载波包络相位的原理,给出了光谱干涉信号与载波包络相位的关系. 关键词： 飞秒钛宝石放大器 载波包络相位 光谱干涉 超连续     

变形镜对千赫兹掺钛蓝宝石飞秒激光频谱相位补偿

尝试用光谱展宽的方法从频谱相位(而非时域相位)的角度利用变形反射镜来补偿1kHz飞秒激光系统输出光路的频谱相位畸变,从而提高飞秒激光脉冲的时域强度衬比度,改善其光束质量。频谱相位补偿实验是在一台1kHz掺钛蓝宝石飞秒激光系统输出光路中,针对超短脉冲光束通过传输介质后的频谱相位畸变,引入变形反射镜进行补偿。应用频谱相位干涉直接电场重构(SPIDER)方法和仪器作为测量手段,建立了一套相位测量补偿系统。实验结果表明用变形反射镜可使激光脉冲的相位畸变得到较好的补偿,脉冲的光束质量得到改善。这种方法的主要思想就是将相位补偿转换为空问的光程控制,控制简单且损耗很低,是自适应光学中具有应用前景的一种补偿方法。     

飞秒脉冲振幅和相位的无干涉条纹重构法测量

对作者所提出的无干涉条纹直接电场重构测量飞秒脉冲的振幅和相位的新方法作出进一步理论分析,并通过实验测量说明该方法的优越性.该方法克服了传统的SPIDER方法的弊病,能得到一组无干涉条纹的图像,排除传统方法必须使用傅里叶变换滤波消除干涉条纹而引进的系统误差,使得该方法能够采用较简便设备且能较准确测量飞秒脉冲强度轮廓和相位.最后给出同一条件下新方法和传统SPIDER方法分别重构的脉冲强度自相关曲线与实验测量结果的比较,以说明新方法的有效性和优越性. 关键词： 光谱相位相干直接电场重构法 飞秒脉冲测量 超快信息光学     

腔内相位调制全光纤脉冲激光器Ⅰ: 实验

报道了在低频直接相位调制下,掺铒光纤激光器的脉冲现象。在光纤激光器谐振腔中插入带尾纤的LiNbO3相位调制器,利用低频周期性信号进行相位调制,能够得到重复频率为几十千赫到几百千赫左右的均匀、稳定的脉冲光输出,且发现激光光谱变化等现象。分析表明,这种脉冲现象难以用调Q、锁模等传统的脉冲光理论进行有效地解释。简要讨论了脉冲光产生的物理机制,通过对相位调制与“驰豫振荡”关系的研究,唯象地认为相位调制和“驰豫振荡”是脉冲光产生的原因。     

利用相关分析法测量空间光调制器的相位调制特性

基于一维干涉条纹图像的相关分析法可实现液晶空间光调制器相位调制特性的测试。给出了XGA2L11型电寻址液晶空间光调制器的相位现场测试原理、测试装置和测试步骤。利用范德卢格特型光电混合相关器对测试结果进行了实验验证。结果表明,该方法具有原理简单、适应性强和精度高等优点。     

改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统对啁啾脉冲的测量

现有的基于光谱相位相干电场重构法(SPIDER)的脉冲测量系统,在测量啁啾脉冲时容易出现误差.本文提出一个改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统(MZAP-SPIDER),来解决上述问题.在实验上,利用改进后的SPIDER系统测量了钛宝石飞秒激光器输出的脉冲及其经80mm长的BK7玻璃块展宽得到的啁啾脉冲.结果表明,该系统能胜任啁啾脉冲的相位测量.     

Compressor optimization with compressor-based multiphoton intrapulse interference phase scan (MIIPS)

The multiphoton intrapulse interference phase scan (MIIPS) technique is modified to optimize the compressor settings of a chirped pulse amplification (CPA) laser system. Here, we use the compressor itself to perform the phase scan inherent in MIIPS measurement . A frequency-resolved optical gating measurement shows that the pulse duration of the compressor optimized using the modified MIIPS technique is 33.8 fs with a 2.24 rad temporal phase variation above 2% intensity. The measured time-bandwidth product is 0.60, which is close to that of transform-limited Gaussian pulse (0.44).     

Cross-validation of theoretically quantified fiber continuum generation and absolute pulse measurement by MIIPS for a broadband coherently controlled optical source

The predicted spectral phase of a fiber continuum pulsed source rigorously quantified by the scalar generalized nonlinear Schrödinger equation is found to be in excellent agreement with that measured by multiphoton intrapulse interference phase scan (MIIPS) with background subtraction. This cross-validation confirms the absolute pulse measurement by MIIPS and the transform-limited compression of the fiber continuum pulses by the pulse shaper performing the MIIPS measurement, and permits the subsequent coherent control on the fiber continuum pulses by this pulse shaper. The combination of the fiber continuum source with the MIIPS-integrated pulse shaper produces compressed transform-limited 9.6 fs (FWHM) pulses or arbitrarily shaped pulses at a central wavelength of 1020 nm, an average power over 100 mW, and a repetition rate of 76 MHz. In comparison to the 229-fs pump laser pulses that generate the fiber continuum, the compressed pulses reflect a compression ratio of 24.     

Ionization of atoms by few-cycle EUV laser pulses: carrier-envelope phase dependence of the intra-pulse interference effects

We have investigated the ionization of the H atom by intense few-cycle laser pulses, in particular the intra-pulse interference effects, and their dependence on the carrier-envelope phase (CEP) of the laser pulse. In the final momentum distribution of the continuum electrons the imprint of two types of intra-pulse interference effects can be observed, namely the temporal and spatial interference. During the spatial interference electronic wave packets emitted at the same time, but following different paths interfere leading to an interference pattern measurable in the electron spectra. This can be also interpreted as the interference between a direct and a scattered wave, and the spatial interference pattern as the holographic mapping (HM) of the target. This HM pattern is strongly influenced by the carrier-envelope phase through the shape of the laser pulse. Here, we have studied how the shape of the HM pattern is modified by the CEP, and we have found an optimal CEP for the observation of HM.     

利用纯相位型液晶空间光调制器实现空心光束

为了提高激光系统的整体效率,需要将出射光强整形为空心分布。采用纯相位型液晶空间光调制器整形近高斯分布光强到空心分布。基于能量守恒定律和等光程原理,分析了纯相位型液晶空间光调制器光束整形系统,得出了整形系统所需的相位分布。采用衍射光学方法,数值模拟了整形效果,讨论了入射光束束腰半径和强度分布等因素对整形效果的影响。利用纯相位型液晶空间光调制器实验实现了空心光束,实验测得的转换效率大于99%。     

液晶空间光调制器在阿达玛变换光谱仪中的应用研究——快速精确的解码方法

研究了液晶空间光调制器(LC-SLM)作为固定不动的编码模板应用于阿达玛变换光谱仪(HTS),提出了快速精确的解码方法,给出了由液晶空间光调制器编码模板所带来的均方根信噪比的改善.     

Modulation transfer function of a liquid crystal spatial light modulator

The modulation transfer function (MTF) of a pixelated liquid crystal spatial light modulator (LC-SLM) has been derived as a function of the fill factor. Based on the formula, we have investigated the dependence of the MTF on the orientations and spatial frequency of the input patterns. Furthermore, we have proposed and demonstrated a method for improving the MTF of a LC-SLM.     

LC-SLM像素型结构对4f脉冲整形系统的影响

液晶空间光调制器的离散型相位调制和像素间隙是4f脉冲整形系统的主要失真原因,基于以上因素的分析,建立了完善的4f脉冲整形系统数学模型,数值模拟了不同相位调制变化率、不同像元尺寸、不同间隙尺寸以及不同色散关系下的离散型相位调制和像素间隙导致的失真情况。模拟结果表明:离散型相位调制会导致整形脉冲中出现副本脉冲,相位调制变化率越大或像元尺寸越大均会导致这种副本脉冲越强,输出目标脉冲失真越严重;像素间隙也会导致整形脉冲中出现副本脉冲,间隙尺寸越大会导致这种副本脉冲越强,输出目标脉冲失真越严重;两种副本脉冲均呈等间隔分布,其周期由每个像元对应的频谱宽度决定,非线性光谱色散会使副本脉冲啁啾化且强度变小。     

彩色全息显示中液晶空间光调制器位相调制偏差的矫正方法

采用三基色激光照明并结合时分复用或空间复用技术,可实现基于液晶空间光调制器(LC-SLM)的彩色全息显示.但由于在不同激光波长入射条件下LC-SLM的位相调制特性曲线不同,难以同时满足多波长入射条件下2π线性位相调制的要求,致使彩色全息再现结果受到共轭像和零级斑的干扰.针对该问题,本文通过实验测试获得LC-SLM在不同波长入射时的位相调制特性曲线,并分析了RGB激光器各分量的位相调制特性曲线非线性偏差和调制幅度偏差对多阶位相型傅里叶变换相息图再现效果的影响.根据"查表法"建立了各波长入射条件下满足2π线性位相调制的灰度映射关系,并对RGB分量相息图进行修正.通过对修正前后RGB分量相息图的数值模拟再现和光电再现实验与分析,结果表明:该方法有效地克服了LC-SLM位相调制特性曲线偏差的不利影响,从而改善了彩色全息显示中各分量相息图的再现质量.     

Holographic femtosecond laser processing with multiplexed phase Fresnel lenses

Holographic femtosecond laser processing with multiplexed phase Fresnel lenses for high-speed parallel fabrication of microstructures is proposed. Use of a spatial light modulator (SLM) allows independent tunability of the diffraction peaks, three-dimensional parallelism, and arbitrary, variable features. The diffraction peaks are made uniform by changing the center phase and size of each phase Fresnel lens while taking account of the intensity distribution of the irradiated laser pulse and the spatial frequency response of the SLM.