实时测量飞秒激光脉冲的二次谐波相关技术研究

本文介绍了一种具有飞秒分辨率实时监测激光脉宽的二次谐波自相关技术。该技术既可进行强度自相关测量,又可进行自标定的干涉自相关测量。干涉自相关测量精度达1fs,强度自相关测量相对误差为3.6%。     

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.     

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。     

飞秒激光脉冲在氮气中产生高次谐波的实验研究

报道了以氮气为介质产生高次谐波的实验结果。实验中主要研究了不同的气体密度、不同入射激光能量和不同偏振对高次谐波辐射强度及谐波级次的影响。并从理论上进行了定性分析。分析结果表明：要想得到较高次、较强的谐波辐射，必须反复进行实验，确定最佳的激光能量和气体密度，以减少由于自由电子密度的提高而导致的相位失配的影响。     

二次谐波产生中入射啁啾脉冲对相位的影响

讨论了基波为叔率啁啾脉冲的二次谐波产生过程，结果表明选取合适的啁啾参量可以提高二次谐波的光强，但同时会使其波形和相位发生变化，三次相位的畸变主要取决于入射的基波啁啾脉冲，而与相位匹配的失谐量关系不大。     

飞秒强激光与欠稠密等离子体相互作用中的二次谐波辐射

对超短超强激光脉冲 (45fs,6× 10 17W /cm2 )与光致电离氦气形成的欠稠密等离子体相互作用中的二次谐波辐射进行了实验研究。测量了多种打靶强度的飞秒激光脉冲与不同气体密度氦气相互作用的二次谐波光谱 ,得到在欠稠密等离子体中二次谐波辐射与打靶激光能量的关系 ,分析了产生二次谐波辐射产生的物理机制 ,在考虑了强短脉冲激光电离气体产生的等离子体径向电子密度梯度因素 ,基于非线性作用过程的理论预期曲线与实验结果较好地吻合     

内腔二次谐波过程中光场强度自脉冲振荡的增强

本文利用宏观非线性极化模型,分析了相干驱动内腔二次谐波过程中光场的动力学演化行为.发现了光场的一种新的动力学不稳定性.在此基础上,提出了一个增强光场强度自脉冲振荡的可能途径.     

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     

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     

Strong-interaction approximation in the theory of second harmonic generation of intense short laser pulses

The method of strong interaction of nonlinear waves has been developed to analyse the second harmonic generation of intense laser radiation in the transient regime. Analytic solution for frequency conversion efficiency – taking into account the pump radiation depletion, influence of phase mismatch, dispersion of group velocities and higher nonlinearities – has been first obtained. A comparison of theoretically derived results and known experimental data has been conducted, and a general agreement of these results has been obtained. The optimal conditions of the second harmonic generation of neodymium laser radiation into femtosecond pulse duration range have been determined.     

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     

组装L-B膜光学二次谐波的实验研究

一种分子形成的多层L-B膜由于相邻层的分子取向相反而使非线性极化抵消,总的X~(2)=0.本文用光学二次谐波方法确定了带有不同极性基团的L-B单分子层的有效非线性系数的大小和符号,对有效非线性系数符号相反的两种单分子层交替组装,使相邻单分子层的非线性极化相互叠加,得到了具有较大二阶非线性系数的组装L-B膜.     

Second harmonic generation in inhomogeneous MgO:LiNbO3 waveguides

A fibre laser at 1111.6 nm is frequency doubled by two inhomogeneous MgO:LiNbO3 waveguides and the output powers of 85 mW and 49 mW at 555.8 nm have been generated with the conversion efficiencies of 47% and 27% respectively. By analysing the second harmonic generation temperature tuning curves, we investigate the influence of the optical inhomogeneities upon the conversion efficiency. The final result shows that the efficiency difference is mainly affected by the optical inhomogeneities in our case.     

Second harmonic generation from precise diamond blade diced ridge waveguides

Carbon ion irradiation and precise diamond blade dicing are applied to fabricate Nd:GdCOB ridge waveguides. The propagation properties of the fabricated Nd:GdCOB waveguides are investigated through experiments and theoretical analysis. Micro-Raman analysis reveals that the Nd:GdCOB crystal lattice expands during the irradiation process. Micro-second harmonic spectroscopic analysis suggests that the original nonlinear properties of the Nd:GdCOB crystal are greatly enhanced within the waveguide volume. Under pulsed 1064 nm laser pumping, second harmonic generation (SHG) at 532 nm has been achieved in the fabricated waveguides. The maximum SHG conversion efficiencies are determined to be ～ 8.32 %·W^-1 and ～ 22.36 %·W^-1 for planar and ridge waveguides, respectively.     

Pulse shape analysis of second harmonic and difference-frequency generation

A computer model has been used to investigate the pulse shape evolution of interacting waves during second harmonic generation and difference-frequency generation processes. Using general assumption and coupled equations theory we describe in detail the back and forth energy transfer in connection with pulse shape. Two type of phase-match (modal phase-match and quasi-phase-match) with experimental relevance are discussed. In the case of quasi-phase-match uniform and chirped grating are discussed. The connection of the model with material properties and non-linear optical (NLO) strength is presented. The proposed model have allowed us to derive the essential feature of pulse shaping and compressing that rely on NLO process only.     

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。     

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。     

二维不可压缩流体Kelvin-Helmholtz不稳定性的二次谐波产生

推导了Kelvin-Helmholtz(KH)不稳定性二次谐波产生的理论公式,利用该公式得到的二次谐波增长的弱非线性结果与LARED-S程序的模拟结果符合.二维模拟定出了KH不稳定性单模非线性增长的阈值. 关键词： Kelvin-Helmholtz不稳定性 二次谐波产生 非线性阈值