基于集成光学的ICF脉冲整形系统

本文对基于集成光学的激光约束核聚变脉冲整进行了系统研究,分析了这种新型脉冲整形技术与以往技术相 具有的优越性及所包含的关键技术成分,并指出了脉冲整形系统性能的影响因素。     

复杂激光脉冲波形的整形

介绍了用时空变换的方法对激光脉冲整形的原理；提出了由于硬边光通量调制器引入的动态的光脉冲强度空间分布的不一致性及其克服的方法，理论上用二维快速傅里叶变换（ＦＦＴ）进行了验证；最后计算了系统光强透过率和光束焦斑大小，调制狭缝宽度的关系，为了显示本系统的复杂脉冲整形能力，在实验上获得了惯性约束核聚变（ＩＣＦ）感兴趣的复杂激光脉冲波形。     

新型激光装置前端系统激光时间脉冲整形技术

对惯性约束聚变实验而言,激光时间脉冲整形具有非常重要的意义。随着惯性约束聚变技术的不断发展,对终端脉冲的时间填充因子的要求越来越高,直接导致了对前端系统时间脉冲整形技术的要求也越来越高。为了满足惯性约束聚变实验对前端时间脉冲整形技术的要求,自行设计了“刀口器”装置。利用这一装置,并结合改进的时空变换脉冲整形技术,在“神光—Ⅱ”的升级装置上,实现了大功率激光装置上的激光时间脉冲整形,在终端得到了脉宽1．16ns、上升沿337ps、下降沿360ps、时间填充因子为81．2％的方波激光脉冲,满足了物理实验对前端系统激光时间脉冲整形的要求。同时,提出了进一步改进的措施,以满足今后物理实验的更高要求。     

飞秒激光脉冲整形技术及其应用

通过频域上控制飞秒激光脉冲幅度、相位和偏振在时域上可以获得几乎任意形状的飞秒激光脉冲,这种飞秒激光脉冲整形技术可为研究光与原子分子非线性相互作用提供一种全新实验技术手段.本文介绍飞秒激光脉冲整形发展历史、技术方法、控制方式及其相关应用,并展望飞秒激光脉冲整形技术未来的发展方向.     

飞秒激光技术的最新进展

详述飞秒激光脉冲技术的最新进展。利用激光系统直接产生的激光超短脉冲达６．５ｆｓ,通过脉冲的压缩放大技术,获得了４．５ｆｓ 的结果。     

啁啾脉冲堆积用于光脉冲整形

报道了一种利用100 ps啁啾脉冲堆积产生2．2 ns任意整形脉冲的脉冲整形系统。采用掺Yb~(3 )光纤锁模振荡器得到稳定的锁模光脉冲序列,将该锁模脉冲通过啁啾光纤光栅展宽并通过1 nm带宽的高斯形光谱滤波器滤波,得到标准的100 ps高斯形啁啾脉冲序列,将此脉冲选单经过光纤延迟线组成的32路脉冲堆积器,得到了精度为32 bit的重复频率为1 Hz的2．2 ns任意整形光脉冲。研究了堆积脉冲的特性,分析了宽带啁啾堆积整形脉冲的光谱时间扫描特性对激光驱动惯性约束聚变打靶束匀滑的优化作用。实验测得了该系统输出的2．2 ns整形光脉冲具有小于50 ps的上升沿,与100 ps啁啾脉冲的时间抖动小于4 ps。     

高功率激光整形脉冲波形控制技术

 针对神光-Ⅲ原型装置物理实验要求的三台阶整形脉冲（三个台阶的脉冲宽度比为1.5∶1.0∶0.5,强度比为1∶4∶16,脉冲总能量为500 J）,并根据该装置的系统构成和具备任意脉冲整形技术,开展了高功率激光整形脉冲波形控制技术研究,通过对基频光段的增益饱和效应和三倍频光的频率转换过程的分析,获得了脉冲时间波形在传输、放大及频率转换过程中的一些变化特点,在此基础上建立了一套简单的预测模型。经过反复迭代计算和多次全系统联机实验获得了实验结果,并在物理实验中得到了应用,初步形成了高功率激光整形脉冲波形的控制方法。     

基于时分复用技术的甚多束光脉冲产生系统

提出了一种基于时分复用技术的全光纤、全固化的用于惯性约束聚变驱动器的甚多路光脉冲产生系统.系统中采用单纵模振荡器输出连续激光信号,利用时分复用技术结合高速电光调制技术实现序列脉冲的产生和甚多束脉冲的独立整形.采用偏振无关的声光调制技术实现甚多束脉冲的独立输出.每个序列脉冲包含8个子脉冲,子脉冲间隔设置为120ns,对子脉冲独立整形和选单后将其传输放大至微焦耳量级输出.实验成功验证了采用时分复用技术完全可以实现序列脉冲输出,各子脉冲可以独立任意整形且最后的单束输出能量为1.275μJ.     

锁模激光脉冲串放大过程中的整形控制

 为了获得具有特殊要求的驱动激光,设计了一套以Nd:YVO4锁模激光器为种子光,用二极管激光器泵浦的Nd:YAG放大系统进行放大的激光系统。对放大过程中锁模激光脉冲串因增益饱和造成的脉冲串包络畸变以及对包络的整形控制进行了研究。实验获得能量为24 mJ的基频光,5.7 mJ的倍频光,0.608 mJ的紫外四倍频光;通过脉冲串整形控制,实现了包络顶部平整的紫外超短脉冲串输出,满足了光阴极注入器对驱动激光的特殊需求。     

KrF激光脉冲整形研究

 实验研究了脉冲堆积法对KrF激光的整形能力。利用受激布里渊散射(SBS)压缩脉冲获得了脉宽为3~5 ns的短脉冲，用4束激光堆积获得了脉宽为10~15 ns、平顶宽度为5~10 ns的整形脉冲。利用实测SBS脉冲数据，对脉冲堆积法进行了数值模拟，模拟的脉冲宽度为12.7 ns，平顶宽度为7.7 ns，该结果与实验相符。对脉冲堆积法的任意整形能力进行了模拟，讨论了脉冲宽度变化对整形的影响，发现脉宽变化在5%以内时，对整形脉冲的影响较小。对整形脉冲的放大进行了定性研究，结果表明：平顶脉冲通过放大器后，前沿部分放大较多，由于饱和作用，后沿放大较少；如果前端整形脉冲前沿为斜坡状，放大后可以得到近平顶的脉冲。     

高功率激光装置前端系统激光脉冲的时间整形及修正技术

针对激光惯性约束聚变实验研究对高功率激光驱动器前端系统复杂时间形状种子激光脉冲的需求,应用孔径耦合带状线集成波导整形系统设计了满足需要的前端整形激光脉冲。用一种新方法精确计算了孔径耦合带状线电脉冲整形器的耦合系数和孔径宽度的数值关系,并针对高衬比度整形激光脉冲的需求,提出了高衬比度双极型集成波导整形系统方案。由该系统可以得到100 ps脉冲前沿、1～3 ns脉冲宽度可调、高衬比度(大于100:1)、光滑无纹波调制、可精确满足神光Ⅱ八路及第九路装置需求的前端整形激光脉冲。     

基于高能量耗散型脉冲掺铒光纤激光器的实验研究

在正色散掺铒光纤激光器中,利用非线性偏振旋转技术实现自启动锁模,得到了具有极大光谱宽度的高能量、无波分裂耗散型脉冲.该耗散型脉冲的形成是腔内增益、损耗、非线性偏振旋转、正色散和其他非线性效应等共同作用的结果,其形成机理与传统的负色散激光器完全不同.当抽运功率为500mW时,该类型脉冲的光谱覆盖了1530—1660nm范围,半高全宽光谱宽度可达42nm以上.脉冲具有极大的正啁啾,其时间带宽积为483,而单脉冲总能量最大可达34.4nJ.     

Spectral line-by-line pulse shaping

We experimentally demonstrate pulse-shaping experiments in which the individual spectral lines that are present in the output of a mode-locked laser (8.5 GHz mode spacing, centered at 1542 nm) are resolved. The shaped pulses overlap in time, and this leads to a new way to observe fluctuations of the comb-offset frequency in the time domain.     

Quantum coherent control of two-photon transitions by square phase-modulation

A femtosecond laser pulse can be tailored to control the two-photon transitions using the ultra-fast pulse-shaping technique. This paper theoretically and experimentally demonstrates that two-photon transitions in molecular system with broad absorption line can be effectively controlled by square phase-modulation in frequency domain, and the influence of all parameters characterizing the square phase-modulation on two-photon transitions is systemically investigated and discussed. The obtained results have potential application in nonlinear spectroscopy and molecular physics.     

Dynamics of parabolic pulses in an ultrafast fiber laser

We report experimental and numerical results on the dynamics and propagation of parabolic pulses in a passively mode-locked ytterbium-doped fiber laser. Experimental data and numerical simulations are shown to match. Particular importance is attached to the pulse-shaping process in the different sections of the resonator. The paramount role of the gain fiber and saturable absorber in the laser is explicated.     

Automatic feedback control of an Er-doped fiber laser with an intracavity loss modulator

Suppression of Q-switching instabilities with an actively controlled intracavity loss modulator is demonstrated in an Er-doped waveguide laser that is mode locked with a slow saturable absorber at repetition rates of as much as 100 MHz. By automatic gain control in the feedback loop, stable mode locking is achieved over the entire parameter range of the laser. This approach renders laser stabilization independent of the characteristics of the gain medium and intracavity power. The pulse-shaping dynamics is not affected by the presence of the intracavity loss modulator.     

高精度绿激光显微精密修调机的研制

介绍了自行研制的绿激光显微精密修调机,分析了其系统组成结构。该系统主要由激光器系统、激光聚焦及定位光学系统、精密数控系统及自动化测试系统组成。采用的半导体端面泵浦Nd：YVO4电光调Q倍频532nm激光器,保证了较高的峰值功率密度和光束质量,激光聚焦及定位光学系统保证了更小的聚焦光斑。经测试表明绿激光显微精密修调机的生产效率比国外同类设备提高了近50％,其技术指标达到了预期要求。     

Intracavity self-phase modulation and pulse compression in mode-locked lasers

We show that in the presence of a bandwidth-limiting component intracavity selfphase modulation in high power mode-locked and Q-switched lasers is accompanied by interesting pulse-shaping phenomena. If the phase modulation is properly controlled the pulse duration can approach the limit given by the frequency bandwidth of the laser. For example, for a Nd: YAG laser our calculations predict an intracavity pulse compression by approximately a factor of ten over the typical pulse duration of conventional mode-locking.     

钛宝石超短脉冲放大过程中的增益窄化效应

本文研究超短脉冲的放大过程中产生的一个很重要的非线性效应──脉冲频谱的增益窄化效应(Gain Narrowing).分析了它的产生机理,同时指出了增益窄化效应在制约由于自相位调制效应引起的脉冲频谱展宽现象时所起的脉冲整形作用,得出了决定这种整形效果的种子脉冲参数和对放大器性能的要求.     

Coherent control of phonon-polaritons in a terahertz resonator fabricated with femtosecond laser machining

Using femtosecond laser machining, we fabricated a terahertz resonant cavity in LiNbO3. Optical pulse sequences with variable repetition rates, generated through a novel pulse-shaping method, are used for characterization of the cavity resonances and for amplification of terahertz phonon-polaritons in the cavity.