超短脉冲激光的脉宽测量

采用二次谐波相关技术，研制了一台可用于飞秒超短脉冲激光脉宽测量的光学相关仪。通过合理设计和选择分束、并束装置及光学延迟元件，获得了３：１曲线以及无背景相关曲线，实现了对超短脉冲激光脉宽的测量。     

超短激光脉冲测量研究进展

超短激光脉冲作为产生阿秒激光与探索物质微观世界的重要工具,其时间特性的精确测量尤为重要。介绍了几种少周期激光脉冲的产生以及常用的表征技术,并将表征技术在广义上分为频域测量与时域测量两大类。在频域测量中,通过测量非线性过程产生的光谱信息来反演重构超短激光脉冲的包络及相位;在时域测量中,利用“超快门开关”直接对脉冲的光场信息进行采样,从而获取时间特性。两类技术在应用场景上各有侧重,频域测量因其装置简便快捷而被广泛应用在快速表征的实验场景中,而时域采样则因为可以直接获得光电场信息,常用于与光电场直接相关的超快物理实验。     

超短激光脉冲测量技术的发展

 自从60年代中期实现固体激光器的锁模以来,激光脉冲的宽度经历皮秒(ps,10-12秒)、飞秒(fs,10-15秒)量级,目前已向阿秒(as,10-18秒)量级进军。超短激光脉冲自诞生以来一直朝着更短更强及波段更宽的方向发展。超短激光脉冲为人类提供了强有力的研究超快现象的手段,应用领域日趋扩大。作为评价和应用超短脉冲的前提,测量技术和超短脉冲的产生技术本身具有同等的重要意义。纵观超短激光脉冲测量技术的发展历史,其进步与超短激光脉冲产生技术的发展是分不开的。因此研究超短激光脉冲测量技术,完整准确地了解脉冲的宽度、相位及形状信息,是超快技术研究中非常重要的内容。     

自相关法测量激光超短脉冲时域分布的解相关

本文论述一种从典型的自相关法测量得到激光超短脉冲时域分布的有效方法,这种方法不必进行另外的光谱测试及假定脉冲形状。     

超短光脉冲波形研究

本文讨论了光脉冲技术发展中的脉冲波形测量问题。介绍了一种通用的光脉冲波形测量新方法,该方法可以给出光脉冲的波形、脉宽以及光脉冲内含的频率啁啾信息。这种测量方法已应用于半导体激光器产生ps光脉冲的实验研究,其可行性得到了验证。     

紫外超短脉冲激光的单次测量

利用瞬态光栅衍射法研制了一台单次频率分辨光学开关激光参数测量仪,可以对脉宽范围在10 ps以内的紫外超短脉冲激光进行单次测量。利用该仪器对重复频率为10 Hz的放电泵浦和单次运行的电子束泵浦KrF准分子激光器的输出脉冲分别进行了单次测量,结果表明：对于放电泵浦,当系统工作在零啁啾附近时,脉冲波形和光谱分布较规则,相位分布起伏较小,当系统偏离零啁啾状态时,脉冲波形和光谱分布不再规则,并且相位分布为抛物线结构;对于单次运行的电子束泵浦,脉冲波形具有多峰结构,光谱具有复杂的调制,脉宽约为2 ps,带宽约为1.3 nm,相位分布为抛物线结构。     

紫外超短脉冲激光的单次测量

 利用瞬态光栅衍射法研制了一台单次频率分辨光学开关激光参数测量仪,可以对脉宽范围在10 ps以内的紫外超短脉冲激光进行单次测量。利用该仪器对重复频率为10 Hz的放电泵浦和单次运行的电子束泵浦KrF准分子激光器的输出脉冲分别进行了单次测量,结果表明：对于放电泵浦,当系统工作在零啁啾附近时,脉冲波形和光谱分布较规则,相位分布起伏较小,当系统偏离零啁啾状态时,脉冲波形和光谱分布不再规则,并且相位分布为抛物线结构;对于单次运行的电子束泵浦,脉冲波形具有多峰结构,光谱具有复杂的调制,脉宽约为2 ps,带宽约为1.3 nm,相位分布为抛物线结构。     

利用相关技术测量激光脉冲的对比度

研究了在放大激光脉冲的噪声测量中，二阶相关技术和三阶相关技术的差别。理论分析显示，三阶相关技术不仅可以显示噪声脉冲的正确位置，而且具有比二阶相关技术更高的测量精度，数值计算也验证了这一点。     

利用激光感应瞬态光栅技术测量超短激光脉冲宽度

描述了利用激光感应瞬态光栅技术测量超短脉冲激光的脉冲宽度和相干时间的方法，来自同一光源的两束激光在非线性介质中相干形成积分光栅，测量光栅自衍射强度与两束光脉冲之间的延迟时间关系，利用相干光束的四阶相干函数关系，可以求出光源的脉冲宽度和相干时间。     

超短脉冲激光同位素分离

同位素的分离极为重要。传统的分离方法是气相分离法。文章详细介绍了有别于该方法的两种激光同位素分离方法。其基本原理是利用离心分离作用产生同位素的分离。具体说来就是,一个旋转等离子体柱在一定条件下达到流体力学平衡时,其中的同位素离子沿径向将形成高斯密度分布。质量数越高的离子,密度分布的高斯半径越大,从而在径向形成具有不同丰度的同位素分布。理论和实验表明,该方法能产生较高丰度的同位素,具有良好的实用化前景。     

超短强激光脉冲激励甲烷团簇的内电离机理

采用三维粒子动力学模拟方法研究了甲烷团簇在超短强激光脉冲激励下的爆炸动力学行为,重点讨论了几种典型的内电离机理对团簇爆炸过程中离子的价态和动能的影响.研究表明,在激光脉冲强度比较小的情况下,团簇中的原子主要是在光场作用下通过隧道电离的方式发生电离.当激光场进一步增强时,势垒压低电离是电离的主要方式.在相同的较高激光强度下,团簇更容易通过势垒压低电离达到高的电离价态.团簇发生电离后,其内部库仑电场的点火电离效应和内部滞留自由电子的碰撞电离效应也将增强团簇的再次电离过程. 关键词： 超短强激光脉冲 甲烷团簇 内电离     

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。     

电子束泵浦KrF激光器进行超短脉冲的单束放大实验研究

电子束泵浦KrF激光器口径大、泵浦率高 ,可直接用于进行超短脉冲激光的放大。用天光一号电子束泵浦KrF激光器进行超短脉冲激光放大 ,将超短脉冲激光放大到 2～ 3J、1.2 ps,激光功率达到 2TW。测量了石英窗镜中的非线性吸收系数和超短脉冲激光脉宽的变化     

超短光脉冲在分段中空光波导中的光谱展宽和脉冲压缩

运用分步傅里叶法解非线性薛定谔方程来对超短脉冲在充满惰性气体的中空光波导中的展宽 与压缩进行数值模拟计算.模拟证明，分段光纤展宽光谱具有损耗小，可能压缩脉冲窄等潜 在优点，对在实验中进一步压缩脉冲到周期量级有指导意义. 关键词： 超短脉冲 中空光波导 广义非线性薛定谔方程 脉冲压缩     

Coulomb expansion of deuterated methane clusters irradiated by an ultrashort intense laser pulse

The simulations of three-dimensional particle dynamics show that when irradiated by an ultrashort intense laser pulse, the deuterated methane cluster expands and the majority of deuterons overrun the more slowly expanding carbon ions, resulting in the creation of two separated subelusters. The enhanced deuteron kinetic energy and a narrow peak around the energy maximum in the deuteron energy distribution make a considerable contribution to the efficiency of nuclear fusion compared with the ease of homonuelear deuterium clusters. With the intense laser irradiation, the nuclear fusion yield increases with the increase of the cluster size, so that deuterated heteronuelear clusters with larger sizes are required to achieve a greater neutron yield.     

Frequency shift and pulse compression of an ultrashort pulse in a large-amplitude plasma wave

By calculating the momenta of a coupled set of nonlinear equations of laserpulse-plasma wave interaction in the weak relativistic approximation,the conditions for fre-quency up-shift have been found.That the energy change of the pulse due to frequency shiftis compensated by the change of plasma wave energy results in photon number conservation.Some factors that affect the frequency up-shift are studied.It is also found that the laser pulsecan be compressed when it is located near the valley of plasma density perturbation and ifsome threshold value of the plasma wave field is exceeded.     

基于石墨烯的1064nm连续锁模超短脉冲激光器

介绍了利用沉积在增透镜上的石墨烯薄膜作为可饱和吸收体、808 nm激光二极管端面泵浦Nd∶YVO4晶体的1 064 nm连续锁模激光输出特性。采用W型折叠谐振腔结构,在808 nm泵浦功率为80 W时,有稳定的连续锁模脉冲输出,平均输出功率达到185 mW;当抽运功率增加到160 W时,获得了中心波长1 0634 nm、脉冲宽度为518 fs、重复频率为667 MHz、最大平均输出功率为323 mW的百飞秒量级超短脉冲激光输出。实验结果表明：石墨烯具有优良的可饱和吸收性,在1 064 nm波段能够实现高功率、百飞秒量级连续锁模脉冲激光输出。     

超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子的产生

用2D3V PIC粒子模拟方法得到了超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子产生的图像,并对其机理进行了研究。在靶前后表面都观察到了高能离子的产生,并诊断了离子能谱。模拟结果表明,在靶前表面所产生的高能离子,角分布较大,在向靶内输运过程中会损失能量;在靶后表面产生的高能离子,定向性很好,能获得很高的能量。模拟得到的离子能量和实验观测结果在量级上相符。