马丁内兹型啁啾脉冲放大系统高阶色散的混合补偿

采用光线追迹法对含有马丁内兹型展宽器的CPA系统的各阶色散进行了系统的理论研究，提出了引入适当负三阶色散量以补偿五阶色散的总体色散的混合补偿方法.该方法能够获得比采用仅补偿二、三阶色散的逐阶色散补偿法更接近傅里叶变换极限的超短脉冲. 关键词： 啁啾脉冲放大 马丁内兹型展宽器 色散补偿     

基于耗散孤子种子的啁啾脉冲光纤放大系统输出特性

以不同滤波器带宽下获得的全正色散光纤激光器耗散孤子作为啁啾脉冲放大(CPA)系统的种子脉冲, 研究了光栅对和光纤展宽器CPA系统输出脉冲的可压缩性. 结果表明, 对于大能量耗散孤子种子脉冲, 当CPA系统采用正色散光纤展宽器时, 光纤群速色散与自相位调制之间的相互作用不仅可抑制耗散孤子脉冲光谱调制的影响, 还可使脉冲在光纤展宽器中自相似演化, 从而可提高CPA输出脉冲的可压缩性. 通过优化光纤展宽器长度, 对于耗散孤子种子源, 采用光纤展宽器的CPA系统输出脉冲可压缩性与主脉冲所占脉冲总能量之比均优于采用光栅对展宽器时的情况.     

用于飞秒脉冲放大器的马丁内兹展宽器与欧浮纳展宽器性能比较

用解析法针对多通和再生两种放大器，分别研究啁啾脉冲放大技术中马丁内兹展宽器和欧浮纳展宽器的特性和适用范围.我们认为在多通放大器和再生放大器中，马丁内兹展宽器均可以很好地补偿色散；如果使用再生放大器时需要将脉冲宽度展得更宽，可采用紧凑型欧浮纳展宽器. 关键词： 啁啾脉冲放大技术 马丁内兹展宽器 欧浮纳展宽器     

大口径啁啾脉冲放大激光系统光的谱剪切分析

啁啾脉冲放大（CPA）技术为获得拍瓦级峰值功率和102^20W／cm^2高峰值聚焦功率密度提供了技术手段，从而使“快点火”成为可能。啁啾脉冲放大的原理是：超短脉冲激光先经过展宽器展宽，再进入放大器放大，最后放大脉冲经过压缩器压缩输出超短脉冲。展宽器和压缩器均由光栅对构成，展宽器通过引入正色散获得正啁啾脉冲，压缩器与展宽器共轭引入负色散补偿正啁啾获得超短脉冲输出。啁啾脉冲在展宽、放大和压缩中存在光谱剪切（或称光谱变化）和高阶分布，从而对输出脉冲时空特性产生影响。     

基于Herriott型多通结构的块材料展宽与棱栅对色散补偿的啁啾脉冲放大

本文报道了基于块材料展宽与棱栅对压缩的飞秒啁啾脉冲放大(chirped-pulse amplification,CPA)系统.展宽器采用基于Herriott型多通结构的块材料作为色散元件,压缩器采用透射光栅与色散棱镜组合的棱栅对,由于它可以同时提供负的二阶和三阶色散,通过优化光栅刻线与棱镜顶角,可以实现对放大器中材料的三阶色散完全补偿,获得更窄的压缩脉冲.实验中,将展宽后的脉冲注入到环形再生腔中进行放大,放大后的脉冲由棱栅对压缩到39.6 fs,非常接近傅里叶变换极限的35.2 fs.由于采用块材料展宽器和棱栅对压缩器,整个放大系统非常紧凑,可作为后续放大以及超快现象研究的可靠光源.     

反射式棱栅对展宽器用于啁啾脉冲放大激光的研究

在啁啾脉冲放大(CPA)系统中, 脉冲的展宽是实现安全有效放大的重要保证. 本文介绍了一种新型的由色散棱镜与光栅组合而成的反射式棱栅对展宽器. 并利用光线追迹法对色散进行了数值模拟, 测量实验结果验证了理论计算的正确性. 在此基础上, 分析了以棱栅对为展宽器和ZF7玻璃材料为压缩器的下啁啾(down-chirped)脉冲放大系统中的色散比较传统的上啁啾脉冲放大系统, 结果表明棱栅对可以同时提供负的二阶色散和三阶色散, 这样能更好地补偿放大器中材料的高阶色散, 从而获得近傅里叶变换极限的压缩脉冲. 此外以块材料作为压缩器不仅提高了传输效率, 而且简化了实验装置, 增强了系统的稳定性. 这样的展宽压缩组合在高重复频率的飞秒啁啾脉冲放大系统中具有明显优势. 关键词： 反射式棱栅对 啁啾脉冲放大 色散 飞秒脉冲     

啁啾脉冲放大激光系统中展宽器色散的解析算法

时域色散精密控制是超短激光产生及其应用中的关键技术之一,它通过控制各波长的光程产生相对延迟从而改变脉冲宽度.展宽器是啁啾脉冲放大激光系统中对激光脉冲展宽的装置,基于光线追迹法研究光线在展宽器中的传输路径,可计算飞秒脉冲中各波长的光程,进而计算脉冲展宽量并应用于系统设计.由于展宽器的光程表达式复杂,直接对其求导获得色散表达式较困难,目前只能采用数值导数获得近似解,这在计算过程中会引入误差,不利于激光系统精确设计和优化.本文介绍了一种易实现的求解展宽器色散的解析算法,通过归纳展宽器光程表达式特点,引入四个基元函数,将光程表达式分解和反复代换,可得到高阶色散的精确解析值.本文首先对Martinez型展宽器重新光线追迹,获得与Offner型展宽器一致的相位表达式,其次通过解析算法获得了两种展宽器的精确高阶色散值,最后将解析算法与数值算法的结果进行了比较.该解析算法对于啁啾脉冲放大系统的参数设计具有实用价值.     

超高亮度激光系统中光栅对脉冲整形器失调对输出脉冲时间特性的影响

在较全面地给出光栅对脉冲整形器失调产生附加相位项表达式的同时，详细地讨论了展宽器失调的附加相位放大系统传输过程中的变化，并与压缩器失调特性作了比较，分析了这些失调对超高亮度激光系统输出脉冲及其聚焦场时间特性的影响，得到了确定光栅对脉冲整形器失调容限的基本原则。     

可用于超精细加工的高重复率、高光束质量飞秒再生放大脉冲的产生研究

通过飞秒放大增益饱和理论及飞秒脉冲展宽的理论计算与分析，指出在优化放大腔结构参数及改变抽运光能量情况下，可以在省略展宽器基础上实现中等能量的飞秒脉冲再生放大.以此为依据，采用低抽运能量和放大腔中钛宝石晶体离焦技术，成功地进行了无展宽器的高重复率飞秒钛宝石再生放大及压缩技术的实验研究，并获得了高光束质量的飞秒放大光脉冲，放大光脉冲能量大于100μJ，重复频率为1kHz，光谱带宽7.7nm，压缩后脉宽500fs. 关键词： 飞秒光脉冲 再生放大 光束质量 增益饱和     

啁啾脉冲放大系统中光栅展宽器的性能与实验研究

论述了啁啾脉冲放大技术中运用单光栅展宽器结构将少光脉冲在时域进行啁啾展宽的原理及特性，导出了该展宽器所提供色散量的具体表达式及其展宽后激光脉冲宽度的计算，然后通过数值计算分析了其展宽因子及展宽比随各参量的之间的变化关系；本文在此基础上进一步获得了实验的测量结果。     

Round-trip Dispersion Calculation for Martinez Pulse Stretcher

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｃｈｉｒｐｅｄ ｐｕｌｓｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ (ＣＰＡ )ｈａｓｂｅｃｏｍｅａｓｔａｎｄａｒｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｕｌｔｒａｓｈｏｒｔｐｕｌｓｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ.ＩｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＣＰＡｓｙｓｔｅｍｓ ,ｔｈｅｓｅｅｄｐｕｌｓｅｓａｒｅｅｘｐａｎｄｅｄｉｎｔｉｍｅｂｙｐａｓｓｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈａｓｔｒｅｔｃｈｅｒ.Ｔｈｅａｍｐｌｉｆｉｅｄｐｕｌｓｅｉｓｔｈｅｎｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｔｏｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｐｕｌｓｅｄｕｒａｔｉｏｎｂｙ…     

Round-trip Dispersion Calculation for Martinez Pulse Stretcher

This paper proposed a ray-tracing model for the Martinez stretcher, derived the calculation formulae for the stretcher of a grating-spherical mirror system and discussed the error for the total dispersion resulted from the spatial dispersion. The calculated results show that the error could be ignored for the beam returned to the stretcher for the second pass in the wavelength range of 750 nm and 850 nm.     

飞秒脉冲放大器中色散的计算和评价方法

用光线追迹法论证了光栅球面镜系统与普通的光栅对系统是一对相位共轭元件,并提出了光栅球面镜系统色散的解析计算公式,以及对一个典型的放大系统做了模拟.模拟结果表明,对于一个放大系统,存在一个最佳的材料色散,用它可以获得最大的无色散带宽. 关键词： 飞秒激光放大器 展宽器 压缩器 色散补偿     

A High Efficiency Yb3+-doped Fiber Ring Cavity Laser with Narrow Line-widthRound-trip Dispersion Calculation for Martinez Pulse Stretcher

A novel Yb3+-doped fiber ring cavity laser pumped by a 977 nm laser diode is presented with its output laser wavelength of 1060 nm. Based on a fiber Bragg grating (FBG), the laser exhibits 0.20 nm line-width, 7.5 mW laser output power, 40 dB signal-to-noise ratio (SNR) and 66% slope efficiency.This paper proposed a ray-tracing model for the Martinez stretcher, derived the calculation formulae for the stretcher of a grating-spherical mirror system and discussed the error for the total dispersion resulted from the spatial dispersion. The calculated results show that the error could be ignored for the beam returned to the stretcher for the second pass in the wavelength range of 750 nm and 850 nm.     

Dispersion and nonlinear phase-shift compensation in high-peak-power short-pulse fiber laser sources using photonic-crystal fibers

Photonic-crystal fibers (PCFs) with a specifically designed dispersion profile and nonlinearity are shown to enable an accurate broadband compensation of the stretcher-compressor dispersion in fiber laser sources of high-peak-power ultrashort light pulses. We demonstrate that the nonlinear phase shift in such systems can partially compensate for the fourth-order dispersion, allowing the stretcher—compression group delay to be compensated up to the fourth-order dispersion terms by using a sequence of only two fibers—a standard optical fiber and a PCF.     

Dispersion control of a pulse stretcher– compressor system with two-dimensional spectral interferometry

The frequency dependence of the group delay of both a pulse stretcher and a stretcher–compressor system of a chirped pulse amplification laser is determined with a two-dimensional extension of a spectral interferometric method called the stationary phase point method. The 800-nm, 15-fs probe pulse from a Ti:S oscillator propagates through the stretcher or the stretcher–compressor system. The reference pulse is one of the subsequent oscillator pulses but passes the system and interferes with the probe pulse; hence, a Mach–Zehnder-type interferometer is formed. The shape of the spectrally resolved interference fringes is peculiar to the amount and sign of the relative dispersion properties of the pulses. Group-delay dispersion is obtained from the observation of the position of the stationary phase point in spectrally resolved interferograms at different time delays. This simple method allows for an almost complete and fast alignment of the stretcher–compressor system from scratch until the final adjustments. PACS 42.65.Re