飞秒激光在可饱和吸收体中的动力学特性

从激光动力学的自洽理论出发，推导出适用于含有可饱和吸收体的激光系统动力学方程组，研究了激光振荡的稳定性与系统参数的依赖关系，包括激励强度参数、饱和系数和能级寿命，并讨论了满足激光振荡稳定性的条件下B类激光的弛豫振荡特性。结果表明，增大激励强度与饱和系数有利于系统形成稳定的振荡输出，而且当激励强度超过一定阈值时，B类激光会产生弛豫振荡行为。     

基于半解析自洽理论研究相对论激光脉冲驱动下阿秒X射线源的产生

发展了一种描述相对论激光脉冲与稠密等离子体相互作用产生阿秒X射线源的半解析自洽理论.该理论模型不仅可以获得等离子体界面的振荡轨迹、振荡面电场和磁场等物理参数,而且能够精确计算出激光脉冲驱动下阿秒X射线源的频谱,结果与粒子模拟程序一致.理论计算结果表明阿秒X射线源的辐射特性与等离子体界面随时演化过程相关,在周期量级激光场驱动下等离子体界面振荡振幅呈现中心不对称,通过改变激光场的载波包络相位实现对等离子体界面振荡的控制,获得准单阿秒X射线源.     

多频染料激光器的相关调谐原理

本文将染料激光系统模式耦合理论应用于三频或多频运转的染料激光器,得到了用“增益-损耗比”和振荡频率所含模数等参量表示的振荡条件关系式,讨论了三频染料激光的振荡状态图及其相关调谐问题.     

3μm与2μm级联振荡Ho3+:ZBLAN光纤激光器的动态特性分析

基于传输速率方程，对Ho³⁺:ZBLAN光纤激光器的动态特性——上能级粒子数以 及输出激光功率的弛豫振荡特性进行了数值分析.通过忽略光纤参数对传输方向的依赖性，抽运光 和信号光的功率传输方程被分别简化处理.结果表明，在⁵I₆能级的 粒子数首先经历 一次弛豫振荡后，⁵I₆和⁵I₇能级的粒 子数交替弛豫振荡并达到稳态；同 样，在3μm波长的激光功率首先经历一次弛豫振荡后，3μm和2μm波长的激光功率交替弛豫 振荡并达到稳态，而且，弛豫振荡时的峰值功率远大于稳态时的激光功率. 关键词： 光纤激光器 动态特性 光纤激光理论 钬光纤     

自由电子激光的不稳振荡理论

自由电子激光最初是一种量子理论,后来F.A.Hopf等证明可用经典理论加以描述。本文将从解Vlasov-Maxwell方程的不稳振荡出发来讨论自由电子激光,所得结果不仅可用于相对论电子来通过横向周期磁场产生激光,而且也适用于光波或微波与相对论电子束相互作用产生激光。比较了各种方案,对电子束单色性要求是高的,接着又讨论了电子回旋激射器的不稳振荡,求得波纹回旋激射器问题的解.     

囚禁离子非线性J-C模型量子态保真度

用全量子理论研究驻波激光场与囚禁离子相互作用系统中量子态保真度,详细讨论离子质心在驻波激光场中位置及离子初始状态对保真度的影响.结果表明:随着囚禁离子从远离驻波激光场波节处向波节处移动,量子态保真度振荡频率越来越高,振荡幅度几乎不变,且保真度到达第一个极小值所用时间越来越短,但不会出现信息完全失真;随着囚禁离子处于基态概率增加,量子态保真度振荡频率几乎不变,振荡幅度越来越小,也不会出现信息完全失真;在信息储存或传递过程中,囚禁离子量子态失真比系统和驻波场量子态失真小.     

Nd:YAG调Q激光器双波长振荡机理分析

根据速率方程,研究了二镜腔Nd:YAG双波长调Q激光的振荡机理.通过分析不同透过率下的竞争过程,研究了双波长激光振荡的特点.研究结果表明,在调Q过程中1319nm激光的调Q脉冲起振时间滞后于1064nm激光,并且其最终调Q脉冲来自调Q之后的第一个弛豫振荡尖峰,是该弛豫振荡抑制掉其他弛豫振荡后的结果.通过振荡机理分析,得到了双波长脉冲输出能量相当的透过率条件. 关键词： 双波长 调Q激光 速率方程 弛豫振荡     

激光新阈值理论及其实验研究

本文对激光的阈值给出了新的理论解释，提出了激光新阈值理论，导出了激光新阈值条件的解析表达式，并对各类激光器分别进行了讨论，而且从实验上测量了激光器的阈值反转粒子数密度ｎｔｈ与允许激光器获得振荡放大的持续时间△ｔ之间的关系，其结果与激光新阈值理论结果相一致。     

波长锁定激光二极管共振泵浦Nd:YVO_4晶体连续波自拉曼激光器的设计与研究

对波长锁定878.9 nm的激光二极管共振泵浦Nd:YVO_4晶体的全固态连续波自拉曼激光器进行了理论研究.考虑了激光晶体在共振泵浦时的热透镜效应,采用ABCD传输矩阵法和等效G参数法,计算了当采用不同曲率半径输出镜时腔内振荡激光的腔模参数,通过比较抽运光与振荡激光模式匹配的情况和拉曼晶体中基频光功率密度的大小,分析了不同腔结构对拉曼激光输出功率的影响,给出了实验结果的理论解释,并进一步优化设计了谐振腔结构.最终获得了5.3 W的高功率1175 nm连续拉曼激光输出,光光转换效率达到20%.     

扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器

为了产生频差可调谐1 064nm双频激光输出,设计了一种扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器,其两个驻波谐振腔共用相同的Nd∶YAG增益介质,以扭转模结构消弱增益空间烧孔效应,使Nd∶YAG激光器的两个驻波腔均以单纵模振荡,从而获得正交线偏振1 064nm双频激光输出.理论分析了扭转模结构激光单纵模选择原理和双频激光同时振荡原理,实验研究了双频激光振荡特性和频差调谐特性.研究结果表明:双频Nd∶YAG激光器的两个谐振腔能够同时以线偏振单纵模稳定振荡输出,其频差大小可随激光腔长的改变而调谐,频差调谐范围可达1个纵模间隔,实验观察到的频差调谐范围为0.3GHz~3GHz.     

泵浦统计,原子相干性及多单光子激光场光子数压缩效应

利用朗之万方程理论证明，在多单光子激光振荡的线性区域，泵浦统计、原子相干性及原子位相起伏可导致光子数压缩效应。     

Sr离子自终止和复合激光交替振荡的动力学模型

建立了一个反映高重复率脉冲放电激励的Sr离子自终止激光和复合激光交替振荡的动力学模型，得到了与实测光电脉冲波形相一致的模拟结果.给出了He-Sr放电等离子中长寿命粒子、激光上下能级粒子数密度和电子温度随时间的演化过程.分析了两种激光交替振荡的发射过程、脉冲宽度特性和粒子数反转机理，认为在放电早期和余辉期电子温度的急剧升高和降低是Sr离子自终止和复合激光实现交替振荡的关键所在. 关键词： 自终止激光 复合激光 交替振荡 动力学模型     

对史密斯-帕塞尔自由电子激光光栅的研究

为了研究史密斯-帕塞尔自由电子激光的输出频率和光栅槽深、光栅槽长、光栅槽宽的关系,对于基于矩形光栅的史密斯-帕塞尔自由电子激光利用粒子模拟软件进行模拟和理论分析。首先,利用粒子模拟软件模拟对于基于矩形光栅的史密斯-帕塞尔自由电子激光进行了研究,发现史密斯-帕塞尔自由电子激光的输出频率随光栅槽深、光栅槽长、光栅槽宽的增大而减少。接着,对史密斯-帕塞尔自由电子激光的光栅槽进行了理论分析,发现每个光栅槽都可以等效为一个LC谐振电路,并发现在史密斯-帕塞尔自由电子激光中存在两种辐射,一种是史密斯-帕塞尔辐射,另一种是LC振荡辐射。最后,对光栅槽的LC振荡辐射进行了估算,发现史密斯-帕塞尔自由电子激光输出频率的模拟值与光栅槽的LC振荡辐射估算值的数量级均为102 GHz,且变化规律上一致。据此推测决定史密斯-帕塞尔自由电子激光输出频率的应该是光栅槽,而不是谐振腔。     

碳分子线C5在激光场中的含时密度泛函理论研究

运用含时密度泛函理论和分子动力学相结合的方法, 研究了C₅分子线在强激光场中的电离激发.研究发现, 当考虑激光强度对C₅分子线激发的影响时, 激光强度越强, 分子吸收的能量越多, 电离也越早, 最终电离的电子也越多, 而且沿激光极化方向的偶极矩的变化及峰值也越大. 关于激光极化方向对C₅分子线激发的影响的研究表明, 当激光极化方向沿着C₅分子线轴向时, 分子的电离大大增强, x方向的激光脉冲仅能激发起x方向的偶极振荡, 而y方向的激光脉冲仅能激发起y方向的偶极振荡, 而且x方向的激光脉冲激发的偶极振荡强. 研究还表明, 当激光极化方向沿着C₅分子线轴向时, 尽管由于电离增强而导致C₅分子线C–C键振动的同步性变差, 但在两种激光极化方向情况下, C₅分子线的振动模式与中性C₅分子线的振动模式相同. 关键词： 含时密度泛函理论 分子动力学 分子电离 碳分子线     

3μm与2μm级联振荡Ho3+:ZBLAN光纤激光器的动态特性分析

基于传输速率方程,对Ho3+:ZBLAN光纤激光器的动态特性--上能级粒子数以及输出激光功率的弛豫振荡特性进行了数值分析.通过忽略光纤参数对传输方向的依赖性,抽运光和信号光的功率传输方程被分别简化处理.结果表明,在5I6能级的粒子数首先经历一次弛豫振荡后,5I6和5I7能级的粒子数交替弛豫振荡并达到稳态;同样,在3μm波长的激光功率首先经历一次弛豫振荡后,3μm和2μm波长的激光功率交替弛豫振荡并达到稳态,而且,弛豫振荡时的峰值功率远大于稳态时的激光功率.     

分子对飞秒激光场响应的含时密度泛函理论研究

采用含时密度泛函理论方法研究线性分子碳化锂（Li2C2）对飞秒激光场响应的电子-离子动力学行为。在典型的近共振和非共振的激光频率作用下,分别对比分析了分子的共振和非共振电离过程。研究发现：分子在共振频率激光场的作用下发生更强的电离过程,并倾向于发生库伦爆炸,键长的振荡断裂与电离相互促进影响,而分子在较弱的激光场作用下发生单光子电离过程;随着双脉冲时间间隔的增加,离化电子数在一定范围内呈振荡上升趋势,随后趋于常数。     

分子对飞秒激光场响应的含时密度泛函理论研究

采用含时密度泛函理论方法研究线性分子碳化锂(Li2C2)对飞秒激光场响应的电子-离子动力学行为.在典型的近共振和非共振的激光频率作用下,分别对比分析了分子的共振和非共振电离过程.研究发现:分子在共振频率激光场的作用下发生更强的电离过程,并倾向于发生库伦爆炸,键长的振荡断裂与电离相互促进影响,而分子在较弱的激光场作用下发生单光子电离过程;随着双脉冲时间间隔的增加,离化电子数在一定范围内呈振荡上升趋势,随后趋于常数.     

单模激光混沌特性的理论研究

在光学中，激光是产生双稳态、振荡、混沌等多种自组织现象的典型例子。本文采用非线性理论分析了单模激光的混沌特性，对描述单模激光的非线性动力学方程进行了稳定性分析，从而确定了系统失稳后进入混沌态的分歧点，并利用计算机进行了数值计算，给出了系统呈现混沌态的模拟结果。计算机数值模拟的结果与理论分析的结果相吻合。     

多个激活元件激光器振荡模体积的匹配

本文利用矩阵方法研究了由多根YAG:Nd棒串接的高功率连续激光器,这些激光棒的几何尺寸和热聚焦特性可以是不同的。通过电子计算机计算求得了描述激光器运转特性的参量(特别是振荡模体积匹配参量)随激光谐振腔几何结构和激光棒热焦距变化的函数关系。同时,对两根不同的YAG:Nd棒的串接振荡进行了实验研究,获得了与理论分析一致的结果。 关键词：     

脉冲放电金属蒸气激光

评述了脉冲放电激励的金属蒸气激光的发展历程和现状，根据激光发射过程，分别阐述了自终止跃迁激光和碰撞辐射复合激光的机理，报道了作者课题组最近在相关领域研究取得的新进展：包括共振－亚稳跃迁激光和复合激光的交替振荡现象，不同介质多谱线激光同时振荡现象以及碱土金属卤化物多谱线激光的实现和新发现的M－M跃迁激光。