基于表面等离子体激元共振的飞秒抽运探测技术研究

对基于表面等离子体激元共振（SPR）的飞秒抽运探测技术进行了系统地数字分析.计算结果表明,利用SPR技术可将飞秒抽运探测信号强度ΔR/R提高2—3个数量级,其提高的比例依赖于金属膜的厚度和探测光的入射角,其中R和ΔR分别为探测光反射率的总量和变化量.特别地,对于金属-吸收介质体系,金属膜的介电常数变化对ΔR的影响仅为吸收介质影响的2%,所以ΔR/R主要反应吸收介质中的动力学过程,因此该技术对研究表面和界面的超 关键词： 超快光学 表面等离子体共振 飞秒抽运探测技术 信号强度     

高阶非线性效应对飞秒脉冲激光器的影响

本文以分段计算法用高阶非线性薛定谔方程讨论了激光器的传输过程,考虑了有三阶色散、高阶非线性效应-自陡峭效应存在时,激光器中飞秒脉冲的传输特性,给出了棱镜对的分离距离与激光器脉宽的关系,并用数值计算法模拟了脉冲在激光器中的传输过程.     

抽运-自旋定向-探测技术及其应用

抽运-自旋定向-探测是最近发展起来的一种新型瞬态测量技术,该技术在胶体纳米结构电荷分离超快动力学探测中具有独特的优势.本文在比较传统的两光束载流子抽运-探测以及自旋抽运-探测的基础上,深入分析了三光束抽运-自旋定向-探测技术的特点、光路配置及其在胶体量子点光致负荷电、正荷电探测中的应用.最后对三光束抽运-自旋定向-探测技术的更多应用前景作出展望.     

抽运-探测反射技术研究本征CdTe的载流子动力学

采用抽运-探测反射技术,研究了室温下本征CdTe晶体的光致非平衡载流子布局与光子能量和抽运光强的关系.根据实验结果,发现随着抽运光光子能量的提高,快过程在载流子弛豫过程中所占的比例增大;随着抽运光功率的提高,反射率随之增大,快过程时间常数也随之增大.通过建立简单的本征半导体受激载流子弛豫过程模型,讨论了载流子散射、载流子-声子相互作用和载流子复合等的贡献.在抽运光光子能量为1.49 eV(比CdTe的禁带宽度约高20 meV)时,通过双指数函数拟合,得到了本征CdTe中载流子弛豫过程的快、慢时间常数,分别为2.8 ps和158.3 ps.     

五阶非线性对啁啾超短脉冲间相互作用的影响

基于包含五次复系数的高阶Ginzburg Landau方程为模型,采用分步傅里叶方法数值研究了啁啾类超短脉冲间的相互作用。结果表明:相邻孤子之间的相互作用对五阶非线性效应非常敏感,即使参数改变很小的值,也会改变其传输特性。适当地选择五阶非线性参数值,能够很好地抑制孤子间的相互作用,提高光纤传输的比特率。当相邻孤子的初始间距为6.8,五阶非线性参数值取-0.001时,可以实现2个孤子长距离的保型传输。最后讨论了五阶非线性作用下多孤子之间的相互作用及抑制。     

厚高阶光学非线性介质Z扫描的变分法分析

利用变分法对具有五阶光学非线性介质的Z扫描特性进行了研究。通过比较，发现当介质在具有较大的五阶非线性系数或较大光强的情况下，五阶非线性项的作用是不可忽略的。这对光限制器的设计和Z扫描实验都具有一定的指导意义。     

高阶非线性效应对极大压缩脉冲动力学的影响

基于Hirota方程的Peregrine解,讨论光学传输系统中Peregrine怪波的动力学行为,研究了高阶非线性效应对极大压缩飞秒脉冲动力学的影响。结果表明从极大压缩脉冲提取的高功率飞秒脉冲能够在光纤中稳定地传输。这给高功率脉冲的稳定传输提供了一个理论依据,具有非常重要的实际意义。     

用变分法研究高阶色散和五阶非线性对高斯脉冲在光纤中传输特性的影响

从修正的非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了在高阶色散和五阶非线性共同作用情况下高斯型脉冲参量随传输距离的演化方程组;求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个重要约束关系;并进一步得出了脉宽随传输距离演化的解析解和脉冲中心位置随传输距离的演化规律;描绘了高阶色散和五阶非线性下,脉宽随传输距离演化的图形.结果表明:光纤中的高阶色散和五阶非线性都会影响高斯型脉冲各个参量的演化,但脉宽和振幅间的绝热关系并未改变.高阶色散使高斯型脉冲的脉宽展宽,五阶非线性使高斯型脉冲的脉宽压缩,它们对脉宽或初始啁啾的影响可以在一定程度上抵消,从而有可能使脉冲近似实现保形传输.     

Spatiotemporal solitons in quadratic nonlinear media

Recent developments in the study of optical spatiotemporal solitons are reviewed.     

非线性管理光纤光栅中的调制不稳定性研究

基于非线性耦合模方程,研究了非线性管理光纤光栅中的调制不稳定性,得到了调制不稳定性的色散关系。与常规的非线性光纤光栅相比,在非线性管理光纤光栅中,克尔非线性的变化改变了调制不稳定性增益谱的谱宽和幅度,并导致新的不稳定性区域的出现:在反常色散区,原来关于零波数对称的两个旁瓣随着克尔非线性变化的增加其增益幅度递减至零,在经历了一段无增益区域之后,又逐渐形成了在零波数附近区域的一个新的单峰;而在正常色散区,除了原来的两个增益区域之外,零波数附近出现了新的增益区,增益的幅度随克尔非线性变化的增加而递增。可见,非线性管理光纤光栅给调制不稳定性的产生提供了更多的空间。     

超短脉冲照射下氟化锂的烧蚀机理及其超快动力学研究

研究了超短脉冲激光照射下LiF晶体的破坏机理及其超快动力学过程,利用扫描电镜和原子力显微镜等测试手段,观测了飞秒激光照射下LiF晶体的烧蚀形貌。利用烧蚀面积与激光脉冲能量的对数关系确定了LiF晶体的破坏阈值,并利用非线性玻璃棒展宽脉宽,得到了800nm激光作用下LiF破坏阈值对激光脉宽（50～1000fs）的依赖关系;利用抽运一探针超快探测平台,探测了LiF烧蚀过程中反射率的变化。采用雪崩击穿模型,并根据晶体材料反射率与材料的介电常量的依赖关系,通过数值计算,模拟了材料烧蚀阈值与脉宽的依赖关系及材料激发过程中反射率的变化关系。结果表明,理论结果与实验结果符合较好。讨论了飞秒激光照射下LiF晶体中导带电子数密度的变化规律,并解释了相应的实验结果。     

Modal noise in single-mode fiber-optic systems with closely spaced splices

Modal noise can be a problem in single-mode fiber-optic systems when short lengths of fiber are spliced into the system. Previous analyses have dealt only with lengths greater than 1 m. With very short lengths (< < 1 m), noise is not a problem, but modal interference can still manifest itself in the form of a time-invariant attenuation. Modal interference must be considered in the design of components that utilize very short pieces of fiber.     

啁啾脉冲放大系统空间特性的优化分析

采用Franz-Nodvik模型,通过模拟计算,系统地分析了啁啾脉冲放大(CPA)过程中抽运光和信号光能量密度以及晶体参量对放大器输出能量和转换效率的影响。将理论模拟与实验结果进行比较,证明了理论分析的有效性。计算结果表明:在啁啾脉冲放大系统中,存在一个抽运光最佳能量密度。合理选择抽运光的能量密度可以有效提高系统的能量转换效率和稳定性,而且还可以大大降低系统对注入信号光能量的要求以及由于信号光能量抖动所造成的输出不稳定性。     

负五阶非线性下预啁啾高斯光脉冲的啁啾和频谱

为探究光纤负五阶非线性和光脉冲预啁啾对高斯光脉冲频率啁啾和频谱的综合影响,在忽略光纤色散的情况下,利用包含三五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程,计算和分析了啁啾高斯脉冲的频谱和总啁啾。结果表明,脉冲无预啁啾时,负五阶非线性的存在可使脉冲频率啁啾的形状由单“S”形变为双“S”形,并使脉冲的中心附近由正啁啾变为负啁啾。此外,负五阶非线性的存在使预啁啾对脉冲频谱的影响发生了较大的变化。预啁啾与非线性所致啁啾叠加后对脉冲频谱的谱峰数目影响较小,而对能量在各个谱峰上的分布影响较大,在某些最大非线性相移下,甚至会出现总啁啾减小使谱峰值数目增加的情况。该研究对光开关、光脉冲压缩以及光纤通信系统等领域的深入发展具有一定的指导意义。     

Collisions of Two Spatial Solitons in Inhomogeneous Nonlinear Media

Collisions of spatial solitons occurring in the nonlinear Schröinger equation with harmonic potential are studied, using conservation laws and the split-step Fourier method. We find an analytical solution for the separation distance between the spatial solitons in an inhomogeneous nonlinear medium when the light beam is self-trapped in the transverse dimension. In the self-focusing nonlinear media the spatial solitons can be transmitted stably, and the interaction between spatial solitons is enhanced due to the linear focusing effect (and also diminished for the linear defocusing effect). In the self-defocusing nonlinear media, in the absence of self-trapping or in the presence of linear self-defocusing, no transmission of stable spatial solitons is possible. However, in such media the linear focusing effect can be exactly compensated, and the spatial solitons can propagate through.     

飞秒脉冲激光在V型有机分子介质中的动力学表征

在不采用旋波近似和慢变幅近似的条件下,通过采用时域有限差分法和预估矫正法数值求解Maxwell-Bloch方程,模拟了飞秒激光脉冲在V型三能级有机分子介质中的传播过程,研究了介质密度对单色脉冲共振传播的影响以及两色飞秒脉冲在该分子体系中的传播情况。有机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,介质密度对脉冲演化产生较大的影响,随介质密度的增大,非线性效应增强,面积定理逐渐失效;两色脉冲的相对强度及初始相位对各能级的粒子数分布有很大的影响。