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超宽带中红外光参量放大技术及其应用研究

中红外光参量放大的闲频光与信号光的波长差别很大,且一个在正常色散区,一个在反常色散区,使中红外光参量放大的增益带宽“瓶颈”问题更加严重,极大地限制了其输出带宽、转换效率和可调谐性。本文紧密结合国家自科基金重大项目“高峰功率可调谐中红外激光技术的基础问题研究”的关键科学与技术问题开展研究,重点完成了以下几个方面的工作,并取得了一些具有创新性的结果:1.为了解决中红外光参量放大器的种子源与抽运源高精度同步问题,我们提出一种基于“全局时钟+电子锁相环伺服”的改进型主动同步技术,消除了两个激光系统不同时基之间的误差与抖动带来的影响,实现了两个独立低重复率飞秒与皮秒激光再生放大系统输出脉冲的高精度、长时间稳定同步,构建了高精度飞秒与皮秒激光同步系统,不仅为中红外光参量放大系统的构建打下了实验基础,还可广泛应用于基于同步激光技术的抽运-探针检测等各种实验研究;2.提出并运用“误差传递关系+两点互相关测量”的新型相对时间抖动测量方法对该同步系  (本文共110页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
复旦大学

中红外飞秒光参量放大技术研究

高峰功率、短脉冲的中红外光源(3-10μm)是科学研究领域的重要工具和手段,它可以研究从半导体纳米结构到蛋白质结构众多物质的时间分辨光谱;由于量子级联激光器和量子喷泉激光器的最新发展,掺杂的量子阱中的带间跃迁已经成为热门的科学研究课题。在气相和软凝聚态物质中,分子的振动跃迁对应着中红外波段,因而中红外光源可以对这些跃迁进行选择性激发和检测,从而可以正确地认识其复杂的动力学问题,包括化学反应的催化过程和生命的酵素起源等。它也是环境检测和遥感的重要光源。中红外激光与宽波段光探测器的相互作用效应,则是国防军工的重要研究课题。由于缺乏合适的增益介质以及光学诊断本身的困难性,目前中红外光源,特别是高峰值功率中红外激光技术,远远落后于可见光或近红外波段。如何提升中红外波段激光技术的水准,发展有效的创新技术,将成为今后若干年国际上激光技术发展的重要方向之一。本学位论文着重研究中红外飞秒光参量放大的理论与技术,着眼于发掘飞秒光参量放大(OPA)...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

深圳大学
深圳大学

基于光参量放大的超快多幅成像技术

光参量放大技术是一种典型的非线性技术。由于其结构简单,可以获得高增益、高质量、宽频带的功率和能量放大,因此在众多场合和领域被广泛应用,其中包括应用于图像信息领域的光参量放大成像。本论文将这种技术拓展应用于瞬态光学成像领域。瞬态光学成像是研究超快变化过程的主要光学探测手段,它广泛地应用于对超快过程的诊断,能够同时获得超快变化过程的时间和空间信息。准确地获取超快过程的时间和空间信息,揭示其动态规律并加以控制利用在物理、化学、生物以及医学等领域都有着重要的应用。涉及到国家的军事、航天、科研、医疗和工业等方方面面的技术进步,具有重要的科学研究价值以及社会和经济价值。目前,随着超短脉冲技术的发展,超短脉冲激光已经被广泛地应用于各类超快过程的成像中并将超快成像的时间分辨率推进到皮秒以及飞秒区域。本学位论文提出了一种基于光参量放大的飞秒级分辨的瞬态成像技术。论文内容包括研究的背景介绍,光参量放大的基本理论介绍,基于光参量放大基本成像特性分析,...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

高重复率啁啾脉冲放大系统及飞秒光参量放大系统的研究

很多非线性光学和超快时间分辨光谱研究需要有高重复率、窄脉冲宽度的可调谐光源,而飞秒光参量放大正是实现这一目标的首选方法。因此本论文对1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大(CPA)系统及其倍频蓝光泵浦的BBO晶体的飞秒光参量放大(OPA)系统进行了系统的理论和实验研究。主要内容及创新包括:一、对CPA系统的KLM钛宝石振荡器、马丁内兹展宽器、钛宝石多通放大器、光栅压缩器的基本原理以及各个参数的合理选择进行了详细的论述。并对KLM钛宝石激光器中的空间啁啾和角色散进行了理论计算和分析。二、成功搭建了一套基于混合光栅型马丁内兹展宽—压缩器的1kHz钛宝石九通CPA系统,并实现了其稳定运转。获得了重复频率为1kHz,中心波长为810nm,光谱宽度为16nm,脉冲宽度为66.8fs,单脉冲能量为250μJ的光脉冲输出。三、对BBO晶体的宽带Ⅰ类相位匹配飞秒OPA进行了系统的理论计算和分析。包括实现参量带宽宽带运转的条件、相位匹配、非共线角、空间走...  (本文共111页) 本文目录 | 阅读全文>>

深圳大学
深圳大学

基于涡旋超短脉冲泵浦的非共线光参量放大成像技术研究

涡旋光脉冲是一种波前相位呈螺旋结构的奇异光场。其独特的光强分布以及携带有确定的光子轨道角动量使其在粒子操纵、生物医学以及光学通信等领域都有广泛的应用前景,很快成为现代光学中的一个重要分支研究方向。伴随着激光技术的不断发展,特别是超高功率激光器的获得,光学参量放大的技术亦取得了迅猛的发展。自上世纪九十年代起研究者就尝试将光参量放大技术应用于光学成像领域。近二十年来,该研究在国内外一直被人们广为重视,并取得了诸多重要的研究成果。这种成像技术由于它独特的优势已被证明可应用于生物医学、物理、化学、军事国防等领域。本论文研究了涡旋光在光参量放大成像中的应用,提出了利用涡旋超短脉冲泵浦的非共线光参量放大成像的研究方案,实现了对微弱光学信号的高增益、高对比度、高空间分辨的光参量放大成像。主要做了以下几个方面的研究:1、概述了光参量放大的基本理论。包括分析和讨论了光学参量放大的非线性耦合波方程、晶体的相位匹配方法、空间走离效应等,并通过数值计算...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

《光学学报》2015年08期
光学学报

接近单周期量级的两级非共线光参量放大

1引言数个周期量级的超短超强激光脉冲技术开创了诸多新的强场物理研究领域,推动了相关学科的交叉融合,在激光粒子加速、阿秒物理、强辐射源等领域有着广泛应用[1]。光学超快变化的光电场可以对原子层级电子进行操控和追踪,实现极紫外、单阿秒脉冲的可控产生与测量,以及原子层级电子动力学的实时观测等[2]。这些实验的开展依赖于产生相位可控的、超高强度、高对比度和数个周期量级的激光系统的成功研制,进一步的实验需要激光脉冲的时间宽度接近或达到周期量级,因此,能够产生和放大周期量级脉冲的激光系统成为超短超强激光技术领域研究的热点问题。周期量级激光脉冲的产生一般采用超连续谱产生技术,其放大需要极大的增益带宽,目前只能采用光参量放大(OPA)[3-5]。周期量级非共线光参量放大系统(NOPA)的成功运行,需要解决以下技术难题:在很宽的光谱带宽内实现脉冲展宽和压缩时的精确相位控制,优化相位匹配条件,高质量的皮秒级抽运激光光源[6-7]。正是存在上述困难,...  (本文共6页) 阅读全文>>