小波变换提取放大超短脉冲载波-包络相位的研究

提出了一种新的超短放大脉冲的载波-包络相位还原方法,应用小波变换从超短放大脉冲的光谱拍频干涉中直接提取载波-包络相位. 消除了传统的Fourier变换方法不同宽度的滤波窗口引入不同程度的相位噪声而产生不确定性的影响,得到了更精确的载波-包络相位信息,对于近单周期超短脉冲特性测量具有重要意义. 关键词： 超短脉冲 载波-包络相位 相位还原 小波变换     

共振条件下载波包络相位效应对阈上电离谱的影响

本文通过求解三维含时薛定谔方程, 从理论上研究了共振条件下氢原子的光电子能谱与角分布随着激光脉冲载波包络相位(CEP)的变化规律. 研究结果表明: 在共振位置附近, 光电子能谱的强度与CEP有强烈的依赖关系; 进一步对各个分波的分析, 可以确定共振电离初态的角量子数. 此外, 利用光电子的角分布信息, 可以对多周期激光脉冲的初始相位信息进行高精度探测. 关键词： 阈上电离 超短脉冲 载波包络相位     

载波相位对超短脉冲谐波谱的影响

数值计算了线偏振的超短激光脉冲(脉冲持续时间为两个光学周期)与一维模型原子相互作用产生的高次谐波发射功率谱. 研究表明,当载波相位发生变化时,超短脉冲谐波谱的截止频率也随之改变,而且在特定相位下,谐波谱出现了明显的双平台结构. 对此,采用半经典的“三步”模型给出了合理解释,并利用小波时频分析方法证实“三步”模型可以准确预言超短脉冲谐波谱的截止频率. 关键词： 高次谐波 超短脉冲 载波相位     

载波相位对超短脉冲时间重心的影响

以Gauss、Hyperbolic Secant、Lorentz三种脉冲为例,利用理论推导和数值模拟的方法研究了载波相位对超短脉冲时间重心的影响,并给出了三种脉冲的时间重心与载波相位的解析表达式和数值模拟的图形.研究结果表明:当脉冲包络的宽度短于一个光学振荡周期时,载波相位对超短脉冲的时间重心开始有较显著的影响.     

基于单个BBO晶体载波包络相位稳定的高效率光参量放大器

基于单个BBO非线性晶体,利用非共线光参量放大技术,研究了载波包络相位稳定的高效率可调谐近红外脉冲产生.以载波包络相位稳定的飞秒激光放大系统产生的白光作为种子光,注入一个二类匹配的二级光参量放大器,在1350 nm波段获得抽运-信号光34%的转换效率.利用f—2f光谱相干测量技术,放大脉冲载波包络相位的抖动30 min内小于137 mrad.该方法提供了一种简单高效的载波包络相位稳定的红外脉冲产生技术.     

载波-包络相位稳定的周期量级近红外超短脉冲激光系统

利用光参量放大过程输出的闲置光载波-包络相位(CEP)被动稳定的特点,搭建了三级光参量放大(OPA)系统,获得了CEP稳定的近红外高能量超短激光脉冲(1.4 mJ/40 fs/1 kHz @ 1.8 μm),其CEP抖动为516 mrad(rms).经空心光纤展宽光谱和块体材料补偿色散,激光脉宽最终可被压缩至小于两个光学周期(<12 fs),脉冲能量达到0.54 mJ.该系统为单个阿秒脉冲的产生和其他高次谐波实验提供了优质的光源. 关键词： 光参量放大 周期量级近红外激光脉冲 载波-包络相位稳定     

载波相位对超短正弦高斯脉冲的影响

在时间域中研究了载波相位对超短正弦高斯脉冲的影响.给出了超短正弦高斯脉冲的脉冲能量和时间重心的解析表达式和数值模拟结果.结果表明载波相位和正弦函数的参数对超短正弦高斯脉冲的脉冲能量和时间重心有很大的影响.当载波相位等于nπ和2n+1π/2时,超短正弦高斯脉冲的脉冲能量分别达到最小和最大值;当载波相位等于2n+1π/4时,载波相位对超短正弦高斯脉冲的脉冲能量没有影响.当载波相位等于4n+3π/4和4n+1π/4时,超短正弦高斯脉冲的时间重心分别达到最小和最大值;当载波相位等于nπ/2时,超短正弦高斯脉冲的时间重心不发生变化.     

超短脉冲谐波截止频率与载波相位关系的研究

采用Lewenstein模型计算了两个不同脉宽的超短脉冲高次谐波截止频率与包络载波相位的关系, 结果显示,其截止频率随载波包络相位的增加先减小后增加。随着脉冲宽度的减小,高次谐波截止频率变化的幅度增加。我们按准经典的三步模型解释所得结果,并讨论了量子辐射效应。     

基频倍频光群速度对超短脉冲三倍频的影响分析

在超短脉冲的谐波转换过程中, 由于不同波包之间的群速度失配的存在, 非线性晶体的有效厚度、转换效率及带宽等将相互制约, 不能获得理想结果。基于耦合波方程, 在平面波和小信号近似条件下推导出了关于基频、倍频光群速度关系的解析表达式。通过对200 fs超短脉冲在II类KDP晶体中的混频过程的模拟分析, 发现在满足相位匹配的前提下, 三次谐波转换效率随着基频、倍频光群速度倒数的差值的平方呈现出指数衰减的关系, 与理论结果吻合。得出的关于基频光、倍频光群速度的表达式, 作为三倍频群速度匹配关系式的必要补充, 对寻找合适的色散晶体和选择有效的匹配措施, 实现宽带三次谐波转换具有理论指导意义。     

脉冲厄米高斯光束的载波相位分析

采用复q参量法对脉冲厄米高斯光束在自由空间中的传输进行了分析.在振幅O阶和位相一阶近似条件下,得到其传播过程中载波位相近似公式.运用数值方法和近似公式进行对比研究,发现在脉宽大于5 fs或在远场情况下,两者符合较好.采用近似办法,分别研究了厄米函数阶次、束宽与位置对载波相位的影响.研究表明,在光轴上远场,载波相位趋近于-(m+n+1)π/2,其变化快慢与厄米函数阶次(m+n+1)成正比;束腰宽度越大,则载波相位变化越慢;另外,离光轴距离越远,其导致的载波相位越大,且最大位置都出现在z=Z_R(ω_0)/3处.     

PPLN晶体差频测量飞秒激光脉冲的载波包络相移

在飞秒激光频率梳系统中，通常采用自参考技术测量飞秒激光脉冲的载波包络相移，但该技术需要采用光子晶体光纤进行光谱扩展从而增加了系统的不稳定性，这种技术已经制约了高稳定度的飞秒激光频率梳的发展.采用PPLN晶体差频法测量了宽谱钛宝石振荡器输出的7fs激光脉冲的载波包络频移，得到了大于30dB的拍频信号，为研制无光纤的新一代高稳定度光学频率梳奠定了基础.     

双光路测量红外飞秒激光脉冲的载波包络相位稳定性

描述了利用双光路自参考技术测量红外飞秒脉冲载波包络相移的方法,并通过建立的红外飞秒脉冲载波包络相移测量装置,实验测量了自主搭建的可调谐光学参量放大系统输出的红外飞秒激光脉冲的载波包络相移.对于1.6 μm的激光脉冲,测量得到在100 s内其相位抖动为115 mrad（rms）.实验结果表明双光路法具有易于调节、测量方便、应用性强等优点. 关键词： 飞秒激光测量 自参考技术 双光路 载波包络相位     

掺Er光纤飞秒激光器中高信噪比载波包络位相偏移频率获取的实验研究

在实验上分析了掺Er光纤光学频率梳中激光器与一级放大器之间光纤长度、 光纤扰动以及放大器抽运功率对倍频程光谱和载波包络位相偏移频率(f₀)信噪比的影响. 通过系统优化, 实现了40 dB信噪比的f₀输出, 为f₀的长期锁定和光纤光学频率梳的实现提供了技术保障.     

掺Er光纤飞秒激光器载波包络位相偏移的探测

本文介绍了基于掺Er光纤飞秒激光器光学频率梳中光学部分的研制. 实验上采用重复频率为230 MHz的掺Er光纤飞秒激光器,通过放大、光谱展宽以及单臂f—2f系统,在优化及分析相关参数影响的基础上,获得了~30 dB信噪比f₀的输出,为光纤光学频率梳的建立奠定了基础. 关键词： 掺Er光纤激光器 光学频率计量 光纤光学频率梳 光谱展宽     

低相噪光学频率梳

光学频率梳是光钟的重要组成部分,相噪是光梳的基本特性。文章从光梳相噪的描述方法入手,对光学频率梳相噪产生的几种常见来源及相噪抑制技术进行了综述,详细介绍了业已实现的几种低相噪光学频率梳。文末展望了未来低相噪光学频率梳的发展新趋势。     

光学频率梳非线性传输及其在相位噪声探测中的应用

光纤传递链路中相位噪声探测是基于光纤的精确射频标准传递系统中重要组成部分。为解决光纤链路相位噪声探测中节点反射干扰的问题, 本文基于广义非线性薛定谔方程, 理论上研究了窄带光学频率梳在色散位移光纤中的非线性光学传播特性。在理论分析的基础上, 结合密集波分复用架构, 提出了一种基于锁模光学频率梳进行光纤传递射频信号的相位噪声探测新技术, 克服了节点反射干扰, 给出了初步实验验证。     

Wavelet-transform analysis for carrier-envelope phase extraction of amplified ultrashort optical pulses

We introduced a wavelet-transform technique into the carrier-envelope phase extraction from the spectral interferogram of amplified ultrashort optical pulses. With this technique, carrier-envelope phases were directly extracted from the ridges of the wavelet transforms. This technique did not need filters; therefore, the uncertainty introduced from filter was avoided naturally. The Wavelet transforms technique produced a two-dimensional topography on which the time-frequency information of the spectral interferogram was shown apparently.     

超短激光脉冲二倍频理论分析

采用快速傅里叶变换（FFT）算法和Rung-Kutta法对KDP晶体中超短激光脉冲二倍频过程作了研究。详细讨论了群速度失配、群速度色散和三阶非线性相位调制效应对倍频光脉冲波形、光谱及转换效率的影响。研究结果表明：在超短激光脉冲二倍频中，三阶非线性相位调制效应可使二倍频光脉冲形状发生畸变，光谱明显展宽且转换效率降低；当入射基频光功率密度大于100GW/cm2时，三阶非线性效应是影响倍频过程的主要因素。     

飞秒频率梳和单频激光干涉光谱的实验研究

本文研究了光学频率梳输出的整形后飞秒脉冲激光和单频激光的干涉光谱。实验中光学频率梳和单频激光干涉的信号包括直流项、光学频率梳输出的脉冲激光相邻模式之间的干涉项和光学频率梳脉冲激光与单频激光之间的干涉项。实验上研究了光学频率梳脉冲激光与单频激光干涉信号间距和单频激光频率的关系,提供了一种快速直接测量单频激光频率的有效方法。研究了光学频率梳输出的飞秒脉冲光经过铷泡后与单频激光干涉信号和单频激光频率的关系,获得铷原子吸收光谱。该研究工作对于原子分子高精密光谱测量具有一定的意义。     

Influence of the carrier-envelope phase of few-cycle pulses on ponderomotive surface-plasmon electron acceleration

Control over basic processes through the electric field of a light wave can lead to new knowledge of fundamental light-matter interaction phenomena. We demonstrate, for the first time, that surface-plasmon (SP) electron acceleration can be coherently controlled through the carrier-envelope phase (CEP) of an excitation optical pulse. Analysis indicates that the physical origin of the CEP sensitivity arises from the electron's ponderomotive interaction with the oscillating electromagnetic field of the SP wave. The ponderomotive electron acceleration mechanism provides sensitive (nJ energies), high-contrast, single-shot CEP measurement capability of few-cycle laser pulses.