超短脉冲激光在硝基苯胺分子材料中的非共振传播

通过严格求解麦克斯韦-布洛赫方程,研究了超短脉冲激光与硝基苯胺分子材料的非共振相互作用.研究结果表明,当脉冲激光在该分子介质中以电荷转移态的激发能的二分之一非共振传播时,脉冲激光频谱中明显地出现了二次谐波成分,显示了该分子具有较强的双光子吸收性质.     

超短脉冲激光在有机分子材料中的动力学过程研究

利用从头计算方法，在密度泛函理论上，计算了分子的电子结构和电偶极矩.通过求解麦克斯韦-布洛赫方程，研究了超短脉冲激光与硝基苯胺分子材料的相互作用，着重分析了分子的固有偶极矩对脉冲激光波形、频谱成分以及分子能级占有率产生的影响.研究结果表明，慢变幅近似和旋波近似不能很好地描述超短脉冲在PNA分子介质中传播.分子的固有偶极矩进一步使脉冲传播背离面积定理，引起了脉冲更快地分裂.当脉冲激光在PNA分子介质中以电荷转移态的激发能共振传播时，脉冲激光频谱中明显地出现了二次谐波成分，显示了该分子具有较强的双光子吸收性质. 关键词： 超短脉冲激光 硝基苯胺分子 麦克斯韦-布洛赫方程     

飞秒激光脉冲在三能级有机分子介质中传播时的频谱分析

通过采用预估校正的时域有限差分法求解麦克斯韦-布洛赫方程,我们研究了飞秒激光脉冲在三能级有机分子(4,4-二甲氨基二苯乙烯分子)介质中传播时脉冲的频谱演化情况.在单光子共振情况下,即入射脉冲频率等于1、2能级之间的共振频率,对大面积入射脉冲,由于强的二次激发的作用,电场频谱中出现了在ω32附近振荡的频率成分,ω32是2、3能级之间的共振频率,说明对大面积入射脉冲二能级模型已经失效,需要采用多能级模型来描述分子介质.在双光子共振情况下,即入射脉冲频率等于1、3能级之间的共振频率的一半,由于介质中放大的自发辐射和四波混频的作用,部分入射脉冲能量转化为高频和低频电场成分的能量,分子介质表现出了很强的光功率限幅特性.     

周期量级超短脉冲激光在有机分子材料中的传播

利用从头计算方法,在密度泛函理论上,计算了硝基苯胺(para-Nitroaniline,pNA)分子的电偶极距.通过严格求解麦克斯韦-布洛赫方程,研究了周期量级超短脉冲激光与硝基苯胺分子材料的相互作用,研究显示当超短脉冲在分子中共振传播时,会出现高频与低频成分,随传播距离的增加.频谱的展宽越来越明显,而分子能级占有率之差在电场为零时,表现出一种台阶的特征;当超短脉冲激光在该分子介质中非共振传播时,脉冲激光频谱中明显地出现了二次谐波成分.     

飞秒脉冲在共振介质中长距离演化过程研究

为研究飞秒脉冲在共振二能级原子介质中传播较长距离时的演化规律,用时域有限差分的方法数值模拟了5 fs脉冲载波与共振介质相互作用的麦克斯韦布洛赫方程。结果表明,5 fs脉冲的包络与载波的形状基本吻合,变化趋势大体一致,慢变振幅近似和旋转波近似不影响基本结论。在脉冲的谱宽远大于原子介质跃迁线形增宽的条件下,3.2π脉冲演化成2π双曲正割脉冲所经历的过程非常复杂,达到稳态所通过的空间长度大约是面积演化成稳态值所需要的长度的5×104倍。因此,在短距离的面积演化过程中,飞秒脉冲无法保持双曲正割的脉冲形状,只有经过很长的传播距离才能最终到达稳态,形成孤子解。同时,通过比较5 fs和50 fs脉冲的演化情况,得出结论,脉宽越短的脉冲达到稳态所经历的过程越复杂,需要通过的空间距离越长。     

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.     

超短脉冲激光再生与多程放大器的理论分析与实验建立Ⅰ.理论部分

从半经典理论的麦克斯韦－布洛赫方程出发,对种子激光脉冲在再生和多程放大器中的放大过程进行了分析,结合实际的物理条件得出了放大器的峰值输出的解析表达式。     

级联三能级模型下超短脉冲激光与分子相互作用的动力学研究

通过求解麦克斯韦-布洛赫方程，研究了超短脉冲激光和一维对称π共轭分子材料(4,4′-二甲氨基二苯乙烯分子)的相互作用.该分子材料具有较强的非线性光学性质，其分子的电子结构和电偶极矩是在密度泛函理论水平上利用从头计算方法得到的.研究结果表明，慢变幅近似和旋波近似不能很好地描述超短脉冲在该分子介质中的传播.在单光子共振情况下，保持入射脉冲的脉冲宽度不变，当小面积脉冲在该分子介质中传播时，二能级模型可以较好地描述脉冲激光与该分子体系的相互作用过程.但对于大面积脉冲激光，由于较明显地产生了分子的二次激发，此时分子 关键词： 超短脉冲激光 4′-二甲氨基二苯乙烯分子 三能级模型 麦克斯韦-布洛赫方程     

少周期脉冲激光在稠密的Λ型三能级原子介质中传播时的频谱分析

利用由预估校正法和时域有限差分法求解全波Maxwell-Bloch方程得到的数值解,研究了超短脉冲激光在稠密的三能级原子系统中的频谱演化规律.研究发现:不管是在稀疏介质中还是在稠密介质中,由于自相位调制作用,频谱均被展宽,而在稠密介质中频谱的宽度要远大于稀疏介质中的情况,这主要是由于近偶极-偶极作用导致的.在稠密介质中...     

周期量级激光脉冲在不同密度的原子介质中传播行为的比较

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究了周期量级超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中的传播行为并与在相应的稀疏介质中的情况进行了比较.我们发现,在传播过程中,超短脉冲在稠密介质中的时间演化规律与在稀疏介质中明显不同,而且这种差别将随初始脉冲面积的增大而加大.当初始脉冲面积较小时,在传播过程中,脉冲形状在稀疏介质中只有小的改变而在稠密介质中却有显著的变化.当初始脉冲面积足够大时,在稠密介质中在不同的传播距离处脉冲分裂为不同数量和形状的亚脉冲|在稀疏介质中脉冲形状在传播过程中仍然只有小的改变。产生以上差别的原因在于稠密原子介质中近偶极-偶极(NDD)相互作用导致的局域场修正(LFC) 及比稀疏原子介质更强的极化电场的影响.其中,更强的极化电场的影响起着主要的作用,但局域场修正的作用也不能忽略,而极化电场的增强是由于原子密度的增加.     

Resonant propagation of femtosecond laser pulse in DBASVP molecule：one-dimensional asymmetric organic molecule

We have investigated the resonant propagation of femtosecond laser pulse in 4-trans-[p-（N, N-Di-n-butylamino）- p-stilbenyl vinyl] pyridine medium with permanent dipole moments. The electronic structures and parameters for the compound have been calculated by using density functional theory. In the optical regime, there is one charge-transfer state, and the molecule can thus be simplified as a two-level system. Both the one- and two-photon transitions occur between the ground and charge-transfer states. The numerical results show that the permanent dipole moments have an obvious effect on the propagation of the ultrashort pulse laser. The ideal self-induced transparency disappears for 2π pulse, and second harmonic spectral components occur significantly due to the two-photon absorption process. For the 6π pulse, continuum frequency generation is produced and a shorter duration pulse in time domain with 465 as is obtained.     

CP dynamics of heterogeneous organic material: characterization of molecular domains in coals

Simplified equations are used in common approaches to describe cross polarization (CP) dynamics of solids. The CP behavior may be modulated by several nuclei interactions and physicochemical sample properties. At high magnetic fields and spinning speeds, these modulations can obscure the results. To elucidate their impact on the CP behavior of natural organic materials variable contact time (VCT) experiments were acquired with a high temporal resolution for two coal samples. The measurements were distinctly influenced by interfering fluctuations. Conventional approaches showed insufficient flexibility in terms of degrees of freedom to calculate the CP dynamics. The use of an original fundamental equation as model resulted in sufficient flexibility for such heterogeneous systems. The best results were obtained assuming a two component system. On these conditions a differentiation between amorphous and crystalline domains within the coal samples was enabled.     

Allowable propagation of short pulse laser beam in a plasma channel and electromagnetic solitary waves

Nonparaxial and nonlinear propagation of a short intense laser beam in a parabolic plasma channel is analyzed by means of the variational method and nonlinear dynamics. The beam propagation properties are classified by five kinds of behaviors. In particularly, the electromagnetic solitary wave for finite pulse laser is found beside the other four propagation cases including beam periodically oscillating with defocussing and focusing amplitude, constant spot size, beam catastrophic focusing. It is also found that the laser pulse can be allowed to propagate in the plasma channel only when a certain relation for laser parameters and plasma channel parameters is satisfied. For the solitary wave, it may provide an effective way to obtain ultra-short laser pulse.     

超短脉冲分布反馈染料激光器稳定工作条件分析

利用耦合波理论,分析了一种作为KrF准分子激光MOPA系统的振荡源-亚皮秒超短脉冲分布反馈染料激光器（DFDL）的输出模式,指出实际的分布反馈染料激光器工作在单纵模状态是周期性增益调制的必然结果。数值模拟结果表明,DFDL输出光谱出现多条谱线的精细结构或调制现象,这是由多个顺序相干脉冲产生的。可以利用这种光谱调制现象来控制激光器的泵浦强度,获得稳定的单脉冲。光谱测量结果表明,在2倍泵浦阈值左右DFDL能够获得稳定的单模单脉冲输出。     

Superluminal pulse propagation in an erbium fiber laser

It is well known that saturating gain media can give rise to superluminal pulse propagation velocity. In most mode-locked lasers the effect is unmeasurably small and has not yet been directly demonstrated. We present experiments on the initial transient of an erbium fiber laser that show a dynamic shift in the propagation velocity to a value larger than the medium’s linear group velocity as the pulse builds up. Received: 14 December 1998 / Revised version: 21 May 1999 / Published online: 25 August 1999