啁啾超短激光脉冲对二能级体系特性的调控

 研究了啁啾超短激光脉冲与二能级体系近共振作用下的特性.采用光与物质相互作用的半经典理论,建立了含啁啾相位项的修正光学Bloch方程,并用高准确度、快速和可靠的四阶龙格-库塔法数值求解了该方程.通过数值计算,得到啁啾符号和啁啾量与Bloch矢量的关系,以及共振失谐量符号和啁啾符号对Bloch矢量性质影响的规律.结果表明,啁啾的符号和大小对Bloch矢量的瞬态相干过程和稳态特性都会产生明显的调制作用,由此可以通过调节激光脉冲的啁啾特性来实现对二能级体系性质的调控.     

啁啾超短激光脉冲对稠密共振介质特性的调控

采用光与物质相互作用的半经典理论,建立了稠密二能级体系中含啁啾相位项的光学Bloch方程,并用高准确度、快速和可靠的四阶龙格-库塔法数值求解了该方程.通过数值计算,研究了啁啾超短激光脉冲与稠密共振二能级体系作用下的特性,得到了局域场和啁啾参量对Bloch矢量影响的规律.研究结果表明:局域场修正系数和啁啾参量对Bloch矢量的瞬态相干过程和稳态特性都会产生明显的调制作用,可以通过调节线性啁啾参量和局域场修正系数实现稳定的粒子数布居反转的调控.     

超短光脉冲作用下的二能级原子

考虑到光场的振幅随时间分布的影响时,我们重新研究了光场与二能级原子相互作用的跃迁几率问题。在强光信号作用下,经过一定的数学代换后,上能级几率的求解可归结为类希尔方程求解;在弱光信号作用下,利用转动波近似(RWA),给出了二能级原子跃迁几率的解析表达式,并讨论了几种典型脉冲光场的分布。     

两色超短脉冲激光与级联三能级分子体系相互作用的动力学研究

在不采用旋波近似和慢变幅近似的条件下,采用时域有限差分法和预估矫正法求解Maxwell-Bloch方程,对两色2π超短脉冲激光在级联三能级有机分子体系(4,4′-二甲氨基二苯乙烯分子)中传播的动力学过程进行了数值模拟.该有机分子属于一维对称体系,其电子结构和电学参量在密度泛函水平上给出.在低能量范围内,该分子可以简化为三能级体系.我们研究了在不同共振条件下,两色超短脉冲的时空演化特性和三能级体系各个能级粒子数占有率的分布情况.     

非均匀展宽对超短激光脉冲传播特性的影响

用建立的"预报校正-四阶龙格库塔"数值算法研究了非均匀展宽二能级体系中超短激光脉冲的传播特性。计算结果表明,非均匀展宽线型的线宽对光脉冲传播会产生调制作用。当线宽大于脉冲的频谱宽度时,脉冲面积演化与面积定理相符且脉冲传播平稳;但随着线宽的减小,脉冲面积演化会越来越偏离面积定理,脉冲传播不再平稳并出现"拖尾"振荡。脉冲主峰的峰值和脉冲的传播速度也受到线宽的影响。     

啁啾匹配OPCPA方案用于消除超短激光脉冲的预脉冲

采用了一种利用啁啾匹配光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术来消除泵浦脉冲时间窗口内的预脉冲的方法,并对该方法展开了数值模拟研究。分析了泵浦光脉冲形状、预脉冲提前时间等因素对预脉冲消除效果以及信噪比提升情况的影响。通过与传统的非共线OPCPA方案对比,发现啁啾匹配OPCPA方案可以消除掉离主脉冲更近的预脉冲,且它对预脉冲的消除效果受泵浦光脉冲形状的影响较小。     

啁啾匹配OPCPA方案用于消除超短激光脉冲的预脉冲

采用了一种利用啁啾匹配光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术来消除泵浦脉冲时间窗口内的预脉冲的方法,并对该方法展开了数值模拟研究。分析了泵浦光脉冲形状、预脉冲提前时间等因素对预脉冲消除效果以及信噪比提升情况的影响。通过与传统的非共线OPCPA方案对比,发现啁啾匹配OPCPA方案可以消除掉离主脉冲更近的预脉冲,且它对预脉冲的消除效果受泵浦光脉冲形状的影响较小。     

测量飞秒激光脉冲啁啾的方法

介绍了一种能够直接检测飞秒脉冲啁啾大小的方法。采用共轴结构的迈克尔逊干涉自相关二次谐波检测系统对自制碰撞脉冲锁模循环染料激光器输出的最窄脉冲宽度约为200fs的脉冲进行了测量。测得的飞秒脉冲自相关二次谐波曲线表明：实测曲线的下包络两翼明显隆起,包络外形很不整齐,对称性较差,说明光脉冲含有啁啾。通过比较干涉测量曲线和理论曲线的形状与面积的大小,可以直观地反映出光脉冲所含啁啾的大小。实验结果分析表明,利用满足光相关检测所需精度的光学元件和满足光相关探测基本条件的实验装置,能测得含有相位及啁啾信息的快干涉项信号,是一种能够直观检测光脉冲所含啁啾大小的可行方法。     

超短激光脉冲操控双量子比特的量子态

用光与物质相互作用的半经典理论研究了超短激光脉冲与构成双量子比特的二体二能级体系的相互作用,对由不同的激发方式引起的独立双路(Independent Double Path-Ways,IDPW)和相干双路径(Coherent Double Path-Ways,CDPW)进行对比.研究结果表明,与单量子比特相比,双量子比特在超短激光脉冲的作用下,表现出更加丰富的相干性.这种相干特性与体系初态、失谐量和激发的路径都有关.同时,可以利用超短激光脉冲对双量子比特的相干激发,通过调节光脉冲面积来实现量子态的操控.     

An All-Fiberized Chirped Pulse Amplification System Based on Chirped Fiber Bragg Grating Stretcher and Compressor

We report an all-fiberized chirped pulse amplification system without any bulk devices. The stretcher and compressor are chirped fiber Bragg gratings inscribed in a 6/125 μm single-mode fiber and a 30/250 μm largemode-area fiber. The fabrication system of chirped fiber Bragg gratings was designed and built by ourselves. The width of the linear exposure spot was controlled according to the different fiber sizes to improve the fabrication quality, and the parameters of chirped fiber Bragg gratings...     

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。     

堆积脉冲光参量啁啾脉冲放大器

以自启动被动锁模掺镱光纤堆积脉冲激光器为种子源,采用非共线相位匹配的方法,进行了光参量啁啾脉冲放大器的实验研究,得到了两级放大总增益为1.1×107,单脉冲能量为11mJ,能量稳定性小于2%rms,8nm的放大谱宽.实验结果表明,采用这种结构的光参量啁啾脉冲放大器,放大增益高,系统稳定、结构紧凑、便于调节,同时通过调节种子源中的堆积器,可以得到不同宽度的放大信号脉冲.     

堆积脉冲光参量啁啾脉冲放大器

以自启动被动锁模掺镱光纤堆积脉冲激光器为种子源,采用非共线相位匹配的方法,进行了光参量啁啾脉冲放大器的实验研究,得到了两级放大总增益为1.1×107,单脉冲能量为11 mJ,能量稳定性小于2％ rms,8 nm的放大谱宽.实验结果表明,采用这种结构的光参量啁啾脉冲放大器,放大增益高,系统稳定、结构紧凑、便于调节,同时通过调节种子源中的堆积器,可以得到不同宽度的放大信号脉冲.     

啁啾脉冲的光谱整形

为了获得更高功率的输出激光脉冲,需要将注入到主放大链的种子脉冲进行光谱整形来补偿放大过程中的增益窄化效应.利用展宽器中啁啾脉冲的光谱具有空间排布的特点.采用石英晶体平凸透镜空间光强度调制器间接地实现窄带激光脉冲的光谱整形,在展宽器的输出端获得了光谱呈平顶分布的种子啁啾脉冲.通过调节偏振片的透偏方向,可方便地调谐输山脉冲光谱的形状.     

啁啾脉冲放大中的脉宽限制

给出脉冲展宽／压缩比与线性啁啾量之间的关系式，然后通过对放大过程中脉冲宽度和啁啾量变化情况的分析，得到了啁啾脉冲放大后最窄脉冲宽度的解析表达式，与实际报道的实验的比较表明该理论是简明而极其有效的。     

两能级原子与单模腔场共振耦合系统中热态纠缠现象

借助于共生纠缠度, 研究了旋转波和非旋转波近似下共振Jaynes-Cummings模型中二能级原子与单光子腔场的热态纠缠现象. 结果表明：该共振耦合系统中, 存在影响原子与单光子腔模纠缠的临界温度, 当环境温度高于这一温度时, 原子与腔场的纠缠特性消失. 若只考虑实光子跃迁, 这一临界温度仅与原子和腔场的耦合强度有关, 随耦合系数的增大而升高; 若将虚光场一并考虑, 只要实光子跃迁强度与虚光子跃迁强度不相等, 在一定的温度下能很好的保持原子与腔场的纠缠相干性, 当二者相等时, 即使在绝对零度下, 原子与腔场也难以形成纠缠形式.