有限束宽下光栅对压缩的理论研究

给出了入射脉冲为有限束宽时,光栅对压缩的理论模型。并据此分析了脉冲高斯光束单次及两次通过光栅对时的变换特性,以及高阶色散对脉冲压缩的影响。     

光栅面不平行对压缩脉冲时空特性的影响

 推导了光栅对压缩器两光栅在垂直于刻线的平面(衍射面)内有一夹角时1至4阶色散变化量的表达式,以及脉冲超高斯光束经光栅对压缩后的场分布。并据此模拟分析了光栅表面平行性失调对输出脉冲时空特性的影响。结果表明：脉冲光束单次通过光栅对时其波形会产生扭曲,光栅对的失调会使脉冲扭曲更加严重;而两次通过光栅对时横向谱移动的影响会消除,但脉冲将出现旁瓣,光栅对的失调使得脉冲在时间上提前,且色散阶数越高色散变化量对压缩脉冲时空特性的影响越大。     

非线性光纤光栅在禁带内对光脉冲压缩的机制

研究了非线性光纤光栅在禁带内对光脉冲的压缩机制，结果表明这是一介储能－调出禁带的过程，入射脉冲首先在光纤光栅中激发能量密度波包，它是有限长光纤光栅中的准孤立波，其在光纤光栅输出端的能量损失形成输出脉冲，并决定了输出脉冲的脉宽和峰值功率。在脉冲压缩过程中，自振荡效应可以导致输出脉冲的分裂，利用这种效应可以提高脉冲压缩比。     

色散渐减光纤的脉冲压缩研究

介绍了色散渐减光纤的绝热孤子压缩(ASC)过程，分析结果表明利用线性渐减的色散渐减光 纤(DDF)对飞秒基态孤子进行绝热压缩可以得到高质量的压缩脉冲，但用于压缩的DDF长度很 长，因此又提出DDF的高阶孤子(1＜N≤21)脉冲压缩技术，以在较短的DDF长度下获得 较大压缩比和高质量的压缩脉冲. 关键词： 色散渐减光纤 绝热孤子压缩 脉冲压缩 高阶孤子     

光栅压缩器中色散的矩阵计算

在ABCD矩阵基础上,通过引入角度色散项获得了可以方便描述色散系统的3×3阶矩阵.采用这种矩阵方程方便、准确地计算了标准光栅对压缩器中的二阶、三阶以及四阶色散,得到的结果与由常规积分法获得的结果相同.     

脉冲压缩光栅光学拼接方法研究

脉冲压缩光栅是激光约束核聚变系统中的重要光学元件.随着激光约束核聚变工程的快速发展,对光栅的口径要求越来越大.全息技术是制造大口径脉冲压缩光栅的重要手段,其制作的光栅大小受限于记录光学系统口径.为了制造出超大口径的脉冲压缩光栅,提出了一种采用多次曝光拼接技术制作大口径脉冲压缩光栅的方法.该方法采用参考光栅作为检测元件,利用其再现的光学特性,以检测记录干涉光场与已记录光栅之间位相匹配情况,并利用条纹锁定系统控制记录干涉光场的相位,实现光学拼接制作大口径脉冲压缩光栅的目的.开展了1740lp/mm光栅拼接实验研究.拼接对准精度优于30 nm.     

单程拼接光栅压缩池系统中光栅缝隙的衍射效应

利用傅里叶光学方法，建立了一个基于远场的高斯光束数学模型.该模型能够分析单程拼接光栅压缩池系统中拼接光栅的缝隙对远场时空特性的影响.数值模拟得到了不同系统参数时远场时空特性关于缝隙宽度的变化曲线.揭示了光栅缝隙对远场的影响规律：对于双光栅拼接的压缩池系统，若只是压缩池中第二块光栅为拼接光栅，则光栅缝隙导致远场时域略微变窄；若压缩池中的两块光栅都是拼接光栅，则缝隙导致远场时域展宽或者变窄，依赖于入射脉冲的傅里叶变换极限型脉宽大小；光栅缝隙对于远场强度分布的影响是导致中央主峰能量下降，并且出现两个子峰，子峰的峰值随缝宽的增大而增大.     

单模光纤中基于交叉相位调制的压缩脉冲对产生

基于波长位于反常色散区强泵浦脉冲的交叉相位调制,通过对波长位于正常色散区的弱脉冲在单模光纤中的传输进行数值模拟,得出了一种压缩脉冲的新方法.计算结果表明,在零色散波长位于弱脉冲波长和泵浦脉冲波长中间附近的情况下,交叉相位调制(XPM)与群速度色散(GVD)的共同作用能使弱脉冲演化成比其初始宽度窄得多的脉冲对.同时我们还发现,泵浦脉冲的相对于信号脉冲初始峰值功率愈高,初始相对宽度越小,所得弱脉冲的压缩比和压缩后脉冲峰值功率愈高,压缩到最窄时所需光纤长度越短.最后对基于这一压缩的物理机制作了详尽的分析.     

高质量全息光栅实验系统研究

基于全息光栅在信息光学及光谱仪中的重要地位,对全息光栅进行了理论分析,提出了一种新的制作高质量全息光栅的实验系统.该实验系统的优点在于:将激光器发出的高斯光束改造成为均匀平面光波,以此平面光波作为光源可以制作出高质量的全息光栅.     

啁啾高斯脉冲经啁啾光纤光栅反射后的传输特性

在考虑侈阶和高阶色散的情况下,给出了啁啾高斯光脉冲被啁啾光纤光栅反射后在光纤中传输时脉冲展宽的解析析式,。讨论了啁啾光栅脉减压缩和色散补偿中的几个重要问题。以线性啁啾光纤光栅为实例进行了数值计算,发现了脉冲殿宽的对称性质,最后提出一种新颖的可用于估算脉冲受光纤光栅作用后脉宽展宽的简单办法。     

透射型体光栅对超短脉冲高斯光束衍射特性研究

采用傅里叶频谱分析法, 将超短脉冲高斯光束展开为单色单角谱成分的线性叠加;利用Kogelnik一维耦合波理论, 分析透射型体光栅对各单色单角谱成分的衍射特性;再通过逆傅里叶变换得出衍射光波的时空分布与光栅各参量的对应关系.结果表明:衍射光束在时域以及在光栅波矢与光栅前表面法向所构成平面内的空域光强分布随光栅周期的减小而呈展宽趋势, 且在空域的展宽趋势较为迅速, 与入射光束在空域进行比较, 衍射光束空域分布发生非常明显的畸变;衍射光束在时域以及在光栅波矢与光栅前表面法向所构成平面内的空域光强分布随光栅厚度的增大亦呈展宽趋势, 且展宽速度相当, 与入射光束在时域和空域比较, 均发生了较明显的畸变.     

色散渐减光纤组成的环形镜对高阶孤子的理想压缩

利用数值模拟方法证明,采用色散渐减光纤组成的非线性光纤环形镜不仅可压缩高阶光孤子,而且能有效地消除压缩后脉冲的底座、提高光脉冲的输出能量.研究表明,对于一确定的色散渐减光纤,只要选取不同环形镜长度,即可对不同阶数的高阶孤子进行理想压缩.且孤子阶数越高,所需最佳环形镜长度越短、压缩后光脉冲的峰值强度越大、能量透射率越低.研究同时发现,环形镜的功率分束比存在一最佳值,在此值下所得压缩后的光脉冲不仅具有较大的峰值及能量透射率,且不含底座.     

高质量全息光栅的制作

全息光栅由感光版记录高斯光束干涉条纹制得 ,干涉条纹的不等宽性降低了光栅品质。制取高质量全息光栅的关键是要用均匀平面波作光源。在分析干涉区内光强分布的基础上 ,给出了制作等周期正弦全息光栅的两种方法 :限制曝光区大小的方法和高斯光束强度均匀化的方法。     

色散缓变光纤中飞秒高阶孤子脉冲的增强压缩

提出了一种利用孤子绝热放大效应与高阶孤子脉冲压缩效应相结合来压缩飞秒高阶孤子的新方法.通过数值模拟方法证明,采用三阶色散为负的色散缓变光纤压缩高阶孤子,可利用喇曼散射效应与负三阶色散的相互作用,消除正三阶色散对光脉冲压缩产生的不利影响,增加压缩比,提高压缩后光脉冲的质量.研究表明,在色散缓变参量一定的情况下,孤子阶数越高,所需最佳光纤长度越短、光脉冲的压缩比越大;对于相同功率的孤子光脉冲,光脉冲的压缩比随着色散缓变参量的增大而增大;无论是孤子脉冲还是高斯脉冲都适合于色散缓变光纤中的高阶孤子脉冲压缩.     

拼接光栅对压缩系统中的误差补偿

 根据失调拼接光栅对压缩系统模型,推导了拼接误差引起的角色散公式。针对光栅拼接中的转角误差和光栅常数误差,得到了误差间的相互补偿关系式,并对补偿方式进行了讨论。研究结果表明：绕光栅平面内垂直于刻线方向的转角在一定范围内可以补偿绕光栅厚度方向旋转造成的误差;绕光栅刻线方向的转角可以补偿光栅常数不同造成的误差;绕光栅平面内垂直于刻线方向或绕光栅厚度方向的转角在一定范围内也可以补偿由光栅常数不同造成的误差。前两种补偿方式的补偿效果较好。