采用环形再生腔结构的飞秒激光啁啾脉冲放大研究

采用环形再生腔结构的啁啾脉冲放大技术方案, 在重复频率100 Hz,单脉冲能量33.1 mJ的532 nm激光抽运下, 从钛宝石激光中获得了单脉冲能量9.84 mJ的放大输出, 对应的斜效率达33.1%.在重复频率10 Hz的情况下, 同样获得了单脉冲能量为9.64 mJ, 对应斜效率达36.8%的高效率放大结果. 通过色散补偿压缩该啁啾激光脉冲后的单脉冲能量为6.36 mJ, 脉冲宽度为59.7 fs. 测量结果表明典型的能量不稳定度为1.85%. 关键词： 啁啾脉冲放大 再生放大 飞秒激光 环形腔     

用钛宝石再生放大器产生高重复率啁啾脉冲列

针对啁啾脉冲放大技术建成的钛宝石激光装置，提出一种获得高重复率激光脉冲列的方法.通过改变钛宝石再生放大器中泡克耳斯盒电光开关的传统工作模式，使得腔内放大的脉冲从某特定时刻起，每当在腔内往返一次就以一定的倒出比例（倒出率）倒出腔内脉冲能量的一部分，从而可以在有限的时间段内产生高重复率的啁啾激光脉冲列.基于Franz-Nodvik放大理论，建立了该高重复率再生放大器的理论模型，通过数值计算，系统地分析了初始增益、倒出时刻、倒出率对输出的脉冲序列的影响.在抽运功率为35mJ、倒出率为1/2的实验条件下，通过腔外的脉冲数量选择器，在一个抽运周期内的有限时间段内已获得了14个幅度相近、单脉冲能量约为0.02mJ、重复率为100MHz的啁啾脉冲序列.从此啁啾脉冲列中选取数个脉冲，通过10TW级的激光系统放大和压缩，已获得100MHz重复率的飞秒太瓦级脉冲列. 关键词： 高重复率 多通放大 啁啾脉冲放大 钛宝石激光器     

18mJ,100Hz飞秒钛宝石激光放大器

采用环形腔再生放大及四通放大的两级放大方案,在重复频率100Hz、单脉冲能量75.1mJ的倍频Nd:YAG激光抽运下,通过啁啾脉冲放大飞秒钛宝石激光,获得了单脉冲能量25.4mJ的放大输出,对应能量转换效率33.8%.经光栅压缩器补偿色散后的单脉冲能量为18.3mJ,脉冲宽度为37.8 fs,对应峰值功率0.48 TW.测量其脉冲能量稳定性为3.6%,光束质量M~2因子在X和Y方向上分别为1.8,1.6.     

Ar气中超连续谱产生的研究

采用中心波长为800nm,脉宽30fs的超快激光在Ar气池中产生了200—1000nm宽范围的超连续谱.通过改变激光脉冲的初始啁啾量、单脉冲能量、气体压强以及聚焦长度等条件,详细研究了获得稳定的超宽频谱的条件.结果表明,单脉冲能量为20mJ,附带29×10⁴fs²正色散的啁啾脉冲用f=50mm的凹面镜在15m长,23×10⁵Pa的Ar气中聚焦,得到稳定的频谱宽度达10³THz的超连续谱.还测量了光斑 关键词： 非线性效应 超连续谱 初始啁啾 光斑远场模式     

1 kHz-0.1 TW高效率钛宝石激光放大器

介绍了一种高重复频率掺钛蓝宝石飞秒激光多通高效率放大系统.在抽运功率为23 W，入射功率为660 mW时，获得7.2 W的放大输出，放大效率达30%.经压缩器压缩后，获得单脉冲能量4.5 mJ,脉冲宽度为 38 fs，重复频率为1 kHz，峰值功率大于0.1 TW的超短超强激光脉冲. 关键词： 飞秒脉冲 高重复频率 啁啾脉冲放大     

输出能量4mJ的1kHz飞秒掺钛蓝宝石激光再生放大研究

针对高能量千赫兹重复频率飞秒激光的应用需求,设计了一套采用线性再生腔结构的高效率飞秒钛宝石激光啁啾脉冲放大系统.通过优化腔型设计,在重复频率为1 kHz、单脉冲能量为20 mJ的527 nm激光抽运下,将展宽后的800 nm啁啾脉冲激光的能量放大到5.8 mJ,对应斜效率达到30.7%.进一步通过色散补偿压缩脉冲宽度,获得了单脉冲能量为4 mJ、脉冲宽度为45.7 fs的输出,稳定性测量表明激光的能量抖动仅为0.18%(均方根值).     

基于大基模体积的10mJ飞秒钛宝石激光再生放大器

文章报导了基于大基模体积的高能量飞秒钛宝石激光再生放大器的设计与实验研究,在重复频率10 Hz、抽运能量60 mJ的激励下,得到了单脉冲能量17.4 mJ的种子脉冲放大结果,压缩后的脉冲宽度为40.6 fs,能量为13.9 mJ.借助于此大基模体积再生腔,仅增加一级多通放大,实现了峰值功率达1.9 TW飞秒激光脉冲输出.结果表明,大模体积再生放大不仅降低了后续放大对抽运能量的要求,也可以单独压缩实现再生腔直接输出10 mJ量级的飞秒激光脉冲,是大能量高峰值功率飞秒激光系统的优质前端.     

低重复率的Ti:Al2O3飞秒激光放大器研究

本文报道了重复频率为10Hz的Ti:Al₂O₃飞秒激光放大器的研究.基于脉冲啁啾放大技术和采用再生/多通放大装置,得到了能量为8mJ的放大光脉冲,在该放大系统中,激光脉冲获M净增益约8×10⁷.     

高能量环形长腔再生放大啁啾脉冲激光的研究

介绍了一种新型的高能量环形长腔再生放大器, 通过对谐振腔的模式分布进行计算, 建立了腔长为12 m的环形腔再生放大器, 在150 mJ的抽运能量下, 得到了单脉冲能量为20 mJ的放大激光输出, 对应的转化效率为13.3%, 其输出激光的能量远远超过了常规的再生放大器输出激光的单脉冲量. 放大激光的输出光谱为30 nm, 可以支持<40 fs的傅里叶转换极限脉宽. 关键词： 环形腔 再生放大 高能量     

Yb:CaYAlO4再生放大器

阿秒科学是驱动超强超快激光往高平均功率和短脉冲宽度方向快速发展的动力之一.本文针对高重复频率阿秒光源的实际需求,开展了基于国产Yb:CaYAlO₄晶体的再生放大理论和实验研究.在理论研究中,根据Yb:CaYAlO₄晶体的热透镜计算结果,设计了热稳定性良好的模式可调再生腔;并对晶体π和σ偏振的放大输出能量和光谱进行计算.在此基础上,开展了Yb:CaYAlO₄晶体不同偏振性质的再生放大实验研究.在晶体π偏振的实验中,获得了平均功率16.1 W、单脉冲能量1.61 mJ、光谱中心波长1030 nm、光谱半高全宽16 nm的放大输出,压缩后的激光脉冲宽度为149 fs,压缩效率为92.1%,峰值功率大于9.5 GW.在σ偏振获得了平均功率28.7 W、单脉冲能量2.87 mJ、光谱中心波长1037 nm、光谱半高全宽11 nm的放大输出,压缩后的激光脉冲宽度为178 fs,压缩效率为91.5%,峰值功率大于14.2 GW,光束质量因子M² <1.2.以上研究结果实现了目前Yb:CaYAlO_4...     

Study of characteristics of ultrasound pulse generated by a laser pulse

I.IntroductionThegenerationofacousticpulsebylaserirradiationofametalsurfacewasfirstsuggestcdbyWhitein1963[1l.SincethatdateLaserU1trasoundtechniquchasbeendcvclopedrapidly.Becausethistechniquehasanumberoftechnicalfcatures,suchasnon-contact,highbandwidth,highhme-spacia1resolution,quantitativeteshng,generationoflongitudinal,shcarandRay1cighwaves(simu1taniously),andsoon,ithasbccnwidelyapp1icdtomcasurementsofmatcrialproperties,detectionofdefects,andcalibrationoftransd.ccrsl'-'o].Inordertodcve1opth…     

三色激光控制量子路径生成短于30阿秒的孤立脉冲

采用多周期的800 nm钛宝石激光组合1600 nm中红外脉 冲辐照氦离子产生高次谐波发射功率谱. 相对于单色场情形, 谐波谱出现明显的双平台结构, 且在第二平台区出现了光滑的连续辐射谱, 其转化效率相对于第一平台低了约两个数量级. 通过附加脉宽为1 fs的27次谐波脉冲到双色激光场的特定时域, 可以控制电子电离在半个光学周期内迅速提升, 获得了由单一短量子路径贡献的连续辐射谱, 使得第二平台区谐波的转化效率相对于组合场情形增强4个数量级, 且连续谱的频谱范围从第二平台区扩展到第一平台区, 叠加该连续谱190次到285次谐波生成了脉宽为29 as的强、短孤立脉冲.     

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.     

利用双色啁啾激光场产生超短的单个阿秒脉冲

数值研究了氦原子在两束啁啾激光场形成的组合场驱动下所发射高次谐波的特点.计算结果表明,当两束啁啾激光场的形式为δi(t)=-βiωit2/T (i=1,2)并且啁啾参数分别为β1=0.3和β2=0.6时,高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,随后通过激光场强度以及相位的优化,谐波截至能量延伸到了812eV.最后通过叠加谐波次数从160次到210次,210次到260次,260次到310次,可获得一系列脉宽为33as的单个阿秒脉冲.     

附加谐波脉冲生成强的39阿秒孤立脉冲

采用多周期800 nm激光组合它的27次谐波脉冲生成超短、宽频的孤立阿秒脉冲.研究表明,脉宽为1 fs的27次谐波脉冲可以有效地控制电子动力学过程.将其加入到单色激光场的特定时域,可以控制电离概率在半个光学周期内迅速提升,使得谐波的转化效率相对于单色场情形增强4个数量级,并实现单一的短量子路径选择,出现频宽为108 eV的超连续辐射谱,叠加该连续谱140次到210次谐波获得了脉宽为39as的强、短孤立脉冲.与文献[7]中采用5 fs/800 nm激光附加紫外阿秒脉冲的方法相比,该方案生成的连续谱频带增宽一 关键词： 组合激光脉冲 连续辐射谱 阿秒脉冲     

双级受激布里渊散射压缩获得高质量窄脉冲波形

针对受激布里渊散射(SBS)脉冲压缩系统中经常出现的波形调制现象,提出一种抑制调制、改善窄脉冲波形质量的新方法——双级SBS脉冲压缩结构。此方法以"两次压缩,子峰能量主峰提取"为控制手段,能够解决输出脉冲的多峰调制问题,有望成为获得高压缩比、高质量窄脉冲的一种新途径。提出并建立双级SBS脉冲压缩系统物理模型和数值计算模型,并利用典型SBS介质CCl4和FC-72开展了实验研究,获得无调制单峰结构的压缩脉冲,并与理论模拟结果符合较好。     

利用脉冲负反馈压缩准分子激光脉冲

 分析了准分子激光脉冲在放大过程中的展宽现象。将饱和开关技术应用于放电泵浦激光器放大腔的放大压缩,发展了脉冲负反馈饱和压缩技术。利用该技术在天光一号系统前端LPX-150激光器上成功获得能量100 mJ、脉宽10 ns的脉冲输出,其空间分布均匀性保持在3%以内。这证明该技术可与无阶梯诱导非相干技术联合使用,在保证光束均匀性基础上进行脉冲压缩。     

基于脉冲复制的单脉冲激光对比度测量

为测量超短单脉冲激光的时间波形以及对比度信息,基于三阶强度相关原理,结合光脉冲复制技术,提出了基于脉冲复制的测量方法。对测量原理进行了详尽的理论分析。利用分步傅里叶和龙格库塔数值计算方法对测量方案做了模拟验证。基于脉冲复制的测量法能同时进行多窗口测量。通过拼接测量时间窗口,可以有效解决测量分辨率与测量时间窗口不能兼顾的问题,同时实现大时间窗口和高分辨率测量。通过将主脉冲与预脉冲分离到不同的测量窗口,避免了梯度衰减片的使用,且具有高对比度测量能力。     

基于脉冲复制的单脉冲激光对比度测量

为测量超短单脉冲激光的时间波形以及对比度信息,基于三阶强度相关原理,结合光脉冲复制技术,提出了基于脉冲复制的测量方法。对测量原理进行了详尽的理论分析。利用分步傅里叶和龙格库塔数值计算方法对测量方案做了模拟验证。基于脉冲复制的测量法能同时进行多窗口测量。通过拼接测量时间窗口,可以有效解决测量分辨率与测量时间窗口不能兼顾的问题,同时实现大时间窗口和高分辨率测量。通过将主脉冲与预脉冲分离到不同的测量窗口,避免了梯度衰减片的使用,且具有高对比度测量能力。     

60 fs长脉宽双色场作用下孤立阿秒脉冲的产生

通过数值求解一维含时Schrödinger方程,研究了具有较长脉宽双色激光脉冲与氢原子相互作用产生的高次谐波和阿秒(as)脉冲.这里的双色激光脉冲由一束基频钛宝石主脉冲与另一束红外附加脉冲构成.研究发现,当合成脉冲的脉宽选为12 fs时, 选取合适的附加脉冲波长,合成电场的振幅在始末端时间段能被大幅抑制, 仅中间部分的电场对谐波谱平台区和截止位置起主要贡献. 通过分析合成脉冲电场始末端时间段抑制的机理,进一步扩展了合成脉冲脉宽到60 as, 并得到160 as的孤立短脉冲.这是迄今为止在孤立阿秒脉冲产生研究中所采用的最长脉宽. 该方案中的合成脉冲等效于单一5 fs短脉冲的作用, 却克服了5 fs脉冲低输出能量导致的阿秒脉冲能量低的困难.