【摘 要】
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在皮秒强激光放大过程中,激光透过激光晶体由激光自身强度而产生的自聚焦非线性效应很容易导致激光晶体(图1),光学器件的损坏,限制了更强的皮秒激光输出1-4.本文着重分析了在皮秒脉冲下自聚焦的形成条件,并采用相关的方法,弱化激光放大过程中的自聚焦非线性效应,在重复频率1KHz下,获得了单脉冲能量38.1mJ,脉宽50ps的大能量皮秒脉冲.自聚焦效应跟激光强度,作用晶体的长度有密切的关系.降低激光功率密
【机 构】
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北京工业大学激光工程研究院,北京 100124
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在皮秒强激光放大过程中,激光透过激光晶体由激光自身强度而产生的自聚焦非线性效应很容易导致激光晶体(图1),光学器件的损坏,限制了更强的皮秒激光输出1-4.本文着重分析了在皮秒脉冲下自聚焦的形成条件,并采用相关的方法,弱化激光放大过程中的自聚焦非线性效应,在重复频率1KHz下,获得了单脉冲能量38.1mJ,脉宽50ps的大能量皮秒脉冲.自聚焦效应跟激光强度,作用晶体的长度有密切的关系.降低激光功率密度与缩短作用晶体长度是减弱自聚焦效应行之有效的方法.对激光的光斑进行扩束,因激光功率密度与激光光斑的大小成平方反比例关系,这样有效的降低激光功率密度,减少了激光强度；另外,由于激光光斑的分布呈高斯分部,中心强,两端弱,加剧了光斑中心的自聚焦效应,设计并加工了锯齿光阑进行中心光强弱化5(图2).为了缩短激光晶体的尺寸并同时保证有效的激光放大效率,设计并采用了双模块短尺寸激光晶体强泵浦放大,单级放大获得了近3～4倍的放大效率,保证了激光的光束质量.最终,单脉冲3.2mJ的脉冲强度经2级双模块放大,获得了单脉冲能量38.1mJ,脉宽50ps,光斑直径4mm,峰值功率密度高达5.89GW/cm2,光束质量M^2=2.01的强激光输出.
其他文献
研究了皮秒再生系统的放大过程中,小信号放大与大信号放大所带来的光谱变化,实验结果表明,再生放大系统中受小信号放大及大信号放大的增益放大的影响,放大过程引起激光光谱的烧空效应以及频率牵引等现象,使得再生放大之前的种子光脉冲光谱随着放大逐渐出现光谱增强分立化,并伴有边频光谱出现[图1].再生放大过程中,起先为小信号放大,随着激光放大的加强,激光强度越来越大,泵浦增益系数逐渐减少,放大过程由小信号放大过
实验利用2μm窄线宽光纤超荧光源(SFS)作为种子源，与传统的、近似线宽的光纤激光器作为种子源的相比，抑制SBS效应的能力比激光高12.3 dB.该方法为高功率窄线宽MOPA系统功率的进一步提升提供了有效途径.为验证二者差异，实验采用脉冲泵浦，提高了SBS产生效率，并使脉冲宽度与放大器长度相匹配，降低了SBS阈值.
报道了基于定向图案砷化镓(orientation-patterned gallium arsenide,OP-GaAs)晶体的飞秒脉冲同步泵浦双谐振中红外光参量振荡器(optical parametric oscillator,OPO).该OPO的泵浦源为中心波长1.93μm的掺铥光纤激光器,重复频率为115 MHz,脉宽为90 fs,最高输出功率为350 mW.掺铥光纤激光器通过超连续光谱展宽及
固体系统高次谐波在理论上具有双平台结构1)，但由于第二个谐波平台强度较弱，在实验上只观测到第一平台，其截止频率与电场强度成正比2)。基于求解含时薛定谔方程，我们从理论上提出在空间非均匀强激光场中固体高次谐波的产率增强方案3)。高次谐波的第二个平台的强度可增强两三个数量级并与第一平台的强度相当。
超快少周期激光与原子分子等物质的相互作用研究一直隶属超快强激光场物理领域的前沿.随着超快极端新型光场的出现,这方面的研究正展现出新的研究热点.本课题组建立和逐步升级发展了无慢变包络近似和旋转波近似下的全波Maxwell-Bloch模型及其数值仿真平台.实现了1维,2维和3维数值的并行化运算.最近在"新型超快光传输及其次生辐射研究"方面取得了系列新进展：(1)研究了超快脉冲在稠密介质中的传输,在反射
超快光纤激光器的优势之一是输出脉冲的变换极限特性。但这一优点是和对超快光纤激光器输出脉冲能量提高的持续性要求相矛盾的。即脉冲能量的持续提高最终会破坏输出脉冲的变换极限特性或者破坏输出脉冲变换极限特性的可恢复性。
通过求解扩展的半导体布洛赫方程组，研究了晶体材料在超快强激光场中的高次谐波产生。利用高水平第一性原理计算获得了晶体的精确能带和跃迁偶极矩。动力学计算发现，随k空间变化的偶极矩对谐波产生有重要的影响，当导带与价带间的偶极矩曲线沿着激光偏振方向存在谷底时，谐波转化效率明显增强，而谐波截止能量显著增加。
超连续谱在很多领域中都发挥着重要的作用,如光谱扫描学、多波长脉冲光源、拉曼散射显微学以及频率度量学等等.本文采用自制的窄脉宽、高峰值功率的全光纤超短脉冲皮秒光纤放大器泵浦七芯光子晶体光纤获得超连续谱.放大器的输出功率为44.3 W,中心波长为1150 nm,光谱宽度为260 nm,重复频率为8.47 MHz,脉冲宽度为221 ps.七芯光子晶体光纤能够有效地产生强烈的非线性效应进行光谱展宽,从而获
我们采用全保偏全光纤结构，通过非线性放大环形镜锁模技术，实现了掺镱光纤激光锁模运行。实验中所有元件的尾纤都是保偏光纤，这种全保偏全光纤结构使系统稳定性很好，并且对外界的抖动不敏感。图1所示为实验光路图，其中左环中的激光二极管、波分复用器、掺镱增益光纤、隔离器、80∶20的2X2耦合器和带通滤波器组成了一个全正色散腔；右环中的激光二极管、波分复用器、掺镱增益光纤以及45∶55的2X2耦合器组成非线性
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