大啁啾光纤布拉格光栅的脉冲响应特性研究

脉冲堆积技术是高功率激光系统中产生任意种子脉冲的方案之一.该方案利用大啁啾光纤布拉格光栅的宽带特性来展宽宽带短脉冲,以满足脉冲堆积组件的需求.利用传输矩阵法模拟了大啁啾宽带光纤布拉格光栅的反射谱、时延曲线等特性.研究发现,光纤光栅的啁啾因子决定了色散量以及带宽的大小,但增加色散量的代价是降低了光纤光栅的带宽;光栅长度越长,反射带宽明显增加,但色散量变化不大.研究结果对高功率前端系统的设计具有一定的指导意义.     

大口径衍射光栅10 ps激光损伤阈值测量（英）

在采用啁啾脉冲放大技术的高功率短脉冲激光装置中,终端衍射光栅的损伤阈值是限制装置输出能力的瓶颈之一。提出了测量大口径光栅损伤阈值的方法。该方法通过在线监测采集大口径光斑的同发近场光强分布情况和相应的光栅损伤图像,并经过一系列后期图像数据处理,建立起能量与损伤点的对应关系,经过一个测试光斑便可获得所有通量下的光栅损伤特性。该测量方法对光斑均匀性没有硬性要求,为损伤测量装置中难以解决的光斑均匀性问题提出了新的应对思路和方法。     

光栅展宽系统中脉冲展宽比受高阶色散影响的数值分析

分析了光栅展宽器中高阶色散对飞秒种子脉冲展宽量的影响,给出了精确计算展宽器展宽倍数的公式,并且针对反射式共焦望远镜系统引入的球差对展宽系统的色散量进行了修正.通过数值计算与实验结果比较验证了理论计算的精确性,从而为准确估算光栅展宽器中脉冲的色散致展宽量提供了有效的方法.     

啁啾脉冲放大系统中光栅展宽器的性能与实验研究

论述了啁啾脉冲放大技术中运用单光栅展宽器结构将少光脉冲在时域进行啁啾展宽的原理及特性，导出了该展宽器所提供色散量的具体表达式及其展宽后激光脉冲宽度的计算，然后通过数值计算分析了其展宽因子及展宽比随各参量的之间的变化关系；本文在此基础上进一步获得了实验的测量结果。     

超短脉冲激光经透射型体Bragg光栅的时域特性

利用Kogelnik耦合波理论对超短脉冲激光经透射型体Bragg光栅的时域衍射特性进行了研究,讨论了透射型体Bragg光栅的群延迟色散和光栅结构参数之间的关系,分析了群延迟色散和频谱剪切对衍射脉冲时域强度分布的影响.结果表明:当入射超短脉冲脉宽为100fs时,经透射型体Bragg光栅衍射后的脉冲展宽主要源自光栅对入射脉冲的频谱剪切,当入射超短脉冲脉宽为10fs时,衍射脉冲的展宽量不仅受频谱剪切的影响,而且与光栅的群延迟色散密切相关.     

大口径啁啾脉冲放大激光系统光的谱剪切分析

啁啾脉冲放大（CPA）技术为获得拍瓦级峰值功率和102^20W／cm^2高峰值聚焦功率密度提供了技术手段，从而使“快点火”成为可能。啁啾脉冲放大的原理是：超短脉冲激光先经过展宽器展宽，再进入放大器放大，最后放大脉冲经过压缩器压缩输出超短脉冲。展宽器和压缩器均由光栅对构成，展宽器通过引入正色散获得正啁啾脉冲，压缩器与展宽器共轭引入负色散补偿正啁啾获得超短脉冲输出。啁啾脉冲在展宽、放大和压缩中存在光谱剪切（或称光谱变化）和高阶分布，从而对输出脉冲时空特性产生影响。     

飞秒脉冲制作啁啾光纤光栅的理论研究

提出了利用一束啁啾飞秒脉冲与另一束非啁啾飞秒脉冲相干制作啁啾光纤光栅的新方法, 并分析了其反射特性, 以及光栅结构与啁啾系数的关系, 讨论了其作为展宽器的应用, 为设计小型展宽器提供了理论基础.     

Offner展宽器的矩阵光学分析与实验设计

使用矩阵光学的方法得到了Offner展宽器等效光栅对表达式、经过Offner展宽器后脉冲的脉宽表达式及展宽器各元件尺寸的解析表达式。确定了一般化的设计步骤,并给出了一个设计实例。矩阵光学获得的解析结果与光线追迹方法获得的数值结果一致。     

展宽压缩器的谱透过率对短脉冲时间特性的影响

为了考察短脉冲激光装置中展宽压缩器的谱透过率对输出脉冲时间特性的影响,通过解析推导得到了激光脉冲通过平行光栅对的谱透过率表达式。结果表明:谱透过率不仅与光栅尺寸及光栅线密度有关,还与光束口径、入射角、光栅间距等参数有关;通常情况下展宽器的截止带通较小,对脉冲的信噪比有较大的影响;而压缩器中由于光束口径很大,有很宽的渐变透过率带通,对压缩后的脉宽及信噪比有利。目前常见的短脉冲激光系统中,限制输出脉冲信噪比的往往是展宽器而非压缩器。     

一种新型透射式自聚焦光栅的设计及理论研究

结合普通透射光栅的分光特性和菲涅耳波带片的聚焦特性,提出一种应用于软X射线波段的新型透射式自聚焦光栅。根据菲涅耳衍射理论,对其衍射特性进行理论推导,证明该新型光栅存在一个与光栅平面垂直的焦平面,不同波长的光波聚焦于该焦平面的不同位置。在焦平面上,焦点位置随光子能量的变化是线性的,即能实现光子能量的线性测量。通过解析推导,得到在沿着焦平面和垂直于焦平面两个方向上光斑的展宽模式,发现该新型光栅在沿着焦平面的光斑展宽模式不同于普通光栅。根据基尔霍夫衍射公式,设置实用化参数,对其衍射模式进行了详细的数值模拟研究,并讨论了相应的测谱范围和谱分辨率。     

内含光栏的光栅对展宽器式脉冲整形器的输出光束特性

在忽略空间衍射效应的情况下,研究了内含狭缝光栏的光栅对展宽器式脉冲整形器的输出光束的时间特性；通过与光束的空间传输特性类比解析了光栏宽度变化引起的脉宽变化以及脉冲轮廓出现时间衍射调制现象；讨论了空间衍射效应可忽略的条件；提出用光栏软边可消除这种调制。     

内含光栏的光栅以展宽器式脉冲整形器的输出光束特性

在忽略空间衍射效应的情况下，研究了内含狭缝光栏的光栅对展宽器式脉冲整形器的输出光束的时间特性。通过与光束的空间传输特性类比解析了光栏宽度变化引起的脉宽变化以及脉冲轮廓出现时间衍射调制现象；讨论了空间衍射效应可忽略的条件；提出用光栏软边可消除这种调制。     

基于耗散孤子种子的啁啾脉冲光纤放大系统输出特性

以不同滤波器带宽下获得的全正色散光纤激光器耗散孤子作为啁啾脉冲放大(CPA)系统的种子脉冲, 研究了光栅对和光纤展宽器CPA系统输出脉冲的可压缩性. 结果表明, 对于大能量耗散孤子种子脉冲, 当CPA系统采用正色散光纤展宽器时, 光纤群速色散与自相位调制之间的相互作用不仅可抑制耗散孤子脉冲光谱调制的影响, 还可使脉冲在光纤展宽器中自相似演化, 从而可提高CPA输出脉冲的可压缩性. 通过优化光纤展宽器长度, 对于耗散孤子种子源, 采用光纤展宽器的CPA系统输出脉冲可压缩性与主脉冲所占脉冲总能量之比均优于采用光栅对展宽器时的情况.     

飞秒激光啁啾脉冲放大中脉冲展宽技术研究

计算了啁啾脉冲放大技术中光栅展宽器对钛宝石飞秒脉冲的时域展宽量,并从实验中进行了观测.计算了放大器腔内元件的群色散量,进而提出了省略腔外展宽器的可能性.     

飞秒脉冲展宽器的设计

以群速度色散展宽脉冲理论和基尔霍夫－菲涅耳积分为基础，合理地设计了一种紧凑有效的飞秒脉冲展宽器，不仅获得了较大的脉冲展宽比，而且光束通过展宽器后其空间特性也得到恢复。     

基于Herriott型多通结构的块材料展宽与棱栅对色散补偿的啁啾脉冲放大

本文报道了基于块材料展宽与棱栅对压缩的飞秒啁啾脉冲放大(chirped-pulse amplification,CPA)系统.展宽器采用基于Herriott型多通结构的块材料作为色散元件,压缩器采用透射光栅与色散棱镜组合的棱栅对,由于它可以同时提供负的二阶和三阶色散,通过优化光栅刻线与棱镜顶角,可以实现对放大器中材料的三阶色散完全补偿,获得更窄的压缩脉冲.实验中,将展宽后的脉冲注入到环形再生腔中进行放大,放大后的脉冲由棱栅对压缩到39.6 fs,非常接近傅里叶变换极限的35.2 fs.由于采用块材料展宽器和棱栅对压缩器,整个放大系统非常紧凑,可作为后续放大以及超快现象研究的可靠光源.     

超高亮度激光系统中光栅对脉冲整形器失调对输出脉冲时间特性的影响

在较全面地给出光栅对脉冲整形器失调产生附加相位项表达式的同时，详细地讨论了展宽器失调的附加相位放大系统传输过程中的变化，并与压缩器失调特性作了比较，分析了这些失调对超高亮度激光系统输出脉冲及其聚焦场时间特性的影响，得到了确定光栅对脉冲整形器失调容限的基本原则。     

八通式单光栅展宽器的特性研究

本文通过对八通式单光栅展宽器的分析,理论上计算了在啁啾脉冲放大过程中,初始入射的无啁啾超短脉冲相继两次通过展宽器时每次所能获得的展宽倍数,最终得出它第二次的展宽倍数仅约为2,总的展宽倍数是第一次展宽倍数的2倍.     

啁啾光纤光栅的温度调谐特性研究

根据啁啾光纤光栅的温度可调谐性这一原理,提出通过控制啁啾光纤光栅的温度,改变其色散量,从而获得最小输出脉宽的方案,并通过实验验证了这一想法的可行性。利用啁啾光纤光栅作为啁啾脉冲放大(CPA)系统中的脉冲展宽器,用空间光栅对作为脉冲压缩器,通过压缩器为脉冲提供的负色散来补偿展宽器为脉冲引入的正色散。利用自相关仪测量压缩输出脉冲宽度随温度的变化情况,间接反映啁啾光纤光栅色散量随温度的变化情况。从实验所得数据可以得知,当温度从-7℃上升到50℃时,脉宽从1057fs先下降到764fs后又上升到910fs,共变化了439fs。在此过程中,随温度的上升,啁啾光纤光栅的色散由补偿不足变为过补偿。     

啁啾光纤光栅的温度调谐特性研究EI北大核心CSCD

根据啁啾光纤光栅的温度可调谐性这一原理,提出通过控制啁啾光纤光栅的温度,改变其色散量,从而获得最小输出脉宽的方案,并通过实验验证了这一想法的可行性。利用啁啾光纤光栅作为啁啾脉冲放大(CPA)系统中的脉冲展宽器,用空间光栅对作为脉冲压缩器,通过压缩器为脉冲提供的负色散来补偿展宽器为脉冲引入的正色散。利用自相关仪测量压缩输出脉冲宽度随温度的变化情况,间接反映啁啾光纤光栅色散量随温度的变化情况。从实验所得数据可以得知,当温度从-7℃上升到50℃时,脉宽从1057fs先下降到764fs后又上升到910fs,共变化了439fs。在此过程中,随温度的上升,啁啾光纤光栅的色散由补偿不足变为过补偿。