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光学参量啁啾脉冲放大技术的理论与实验研究

本文首先综述了超短超强脉冲激光技术的发展状况,指出九十年代以来由于啁啾脉冲放大(CPA)技术的诞生使得超超短强脉冲激光技术朝超短超强方向取得了跨越式发展,这给强场物理的发展带来了许多前所未有的新机遇,但目前CPA技术已达到其应用的极限,光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术将是完全替代CPA技术而产生脉宽更短、峰值功率更高脉冲激光的最新技术,其思想和理论尚待进一步发展和完善。建立了适合于OPCPA的光学参量放大的基本理论。从电磁波的麦克斯伟方程出发,首先推导出适合OPCPA的三波混频稳态耦合波方程,然后给出了OPCPA过程中信号光强度及其相位的近似解;对影响光学参量放大过程的各种因数和效应进行了分析讨论,指出在OPCPA过程中群速度失配问题将完全可以忽略不计,可以通过增加非线性晶体长度来获得高的参量增益;对参量放大过程的参量转换效率进行了分析讨论,结果认为在OPCPA过程中获得高的参量转换效率是完全可能的;对参量放大过程进行了的  (本文共152页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国工程物理研究院
中国工程物理研究院

光参量啁啾脉冲放大系统关键技术研究

近年来发展起来的光参量啁啾脉冲放大(Optical Parametric Chirped Pulseamplification,简称OPCPA)技术,具有大增益带宽、高增益、介质长度小、热效应小、高脉冲对比度等优点,是实现更短脉宽、更高峰值功率激光脉冲输出的新技术。OPCPA系统的一个重要应用是取代高能拍瓦系统中的钛宝石再生高增益系统。为了从OPCPA高增益系统得到高输出稳定性和高光束质量的放大信号光,提出了以光参量放大器系统优化设计为基础,稳定且高光束质量的泵浦光为保证的解决思路。泵浦光通常是产生放大后再经倍频过程获得的,因而泵浦光的产生、放大、倍频过程都将影响泵浦光特性,需对各个环节进行研究优化。另外,OPCPA高增益系统输出信号光将作为后续放大系统的种子光源,为了抑制后面放大过程中的增益窄化效应,种子光源还必须进行频谱整形。所以本论文主要致力于光参量放大器系统设计技术、与信号光精确同步的泵浦光产生和放大技术、泵浦光稳定倍频...  (本文共218页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
湖南大学

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>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

光学参量啁啾脉冲放大技术的研究

自1992年提出光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术以来,由于其具有高的单通增益,低的热效应影响,高的信噪比,低的B积分,宽的增益带宽,且在放大过程中克服了增益带宽窄化现象,故光参量啁啾脉冲技术已经广泛地应用到超强,超短激光脉冲产生技术中,同时也成为TW以及PW系统的一个好的前端源。本文的主要研究工作和创新有以下几个方面:1.理论研究了光参量放大的物理过程,重点对光参量放大过程中的耦合波方程、相位匹配方式、增益带宽等问题进行了理论分析,给出了相关的参数设计的理论计算公式。2.理论探讨了在抽运光为宽带的情况下的一种新颖的基于预啁啾控制的超宽带光参量放大技术,提出了对输入脉冲进行预啁啾控制新方法,使信号光的不同光谱分量和抽运光的相应光谱分量分别满足相位匹配条件,从而极大地扩展了相位匹配带宽。3.提出采用在抽运光脉冲所定义的时间窗口中,在有效非线性系数最大的平面内,信号光被同一抽运光两次放大的双通放大技术,并把该技术运用到了低重复了以...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)

近红外及中红外波段激光非线性频率变换技术研究

中红外激光在大气中传输时具有较强的透过率,成为大气传输衰减最小的红外窗口,对大雾、烟尘等具有较强的穿透力,受气体分子吸收和悬浮物散射的影响较小,而且覆盖了众多原子及分子的吸收峰。因此,中红外激光在光谱测量、遥感、环保和军事等领域具有很高的应用价值和前景。目前,中红外激光产生技术的研究已经成为世界上的一个研究热点。另外,OPA技术因具有高增益、低的热效应、宽的调谐范围、放大脉冲对比度高、量子效率高、光束质量好等优点而引起了人们巨大的研究兴趣。本文的主要研究内容如下:1.综述了中红外激光的研究背景和产生技术,并比较各种技术的优缺点,重点阐述了光学参量振荡器的优点及分类、常用的中红外非线性晶体及中红外激光的国内外研究状况,最后综述了近几年OPCPA的研究进展状况。2.从麦克斯韦方程组出发,得到了三波混频的耦合波方程,并给出归一化耦合波方程的一般解;理论分析和数值研究了KTA、PPLN和ZGP三种常用的中红外非线性晶体的相位匹配;理论分...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

华东师范大学
华东师范大学

超短激光脉冲载波包络相位的全光控制

周期量级超短脉冲的载波包络相位(CEP)对与瞬时电场强度相关的非线性实验具有决定性的影响,尤为突出的是它在阿秒科学和光频标测量学领域发挥着举足轻重的作用。随着阿秒激光脉冲的不断窄化和相关应用研究的不断深入,测量并控制飞秒激光脉冲CEP,已经成为当今最前沿的研究内容之一。本工作致力于稳定周期量级超短脉冲CEP的研究,目标是探索控制超短激光脉冲载波包络相位的新方案与新技术,发展CEP稳定的周期量级超短脉冲系统。在稳定和控制超短激光脉冲CEP方面,我们主要着力于发展控制CEP的新方案。为此我们首先提出了基于级联光学参量放大(OPA)的CEP稳定方案。该方案巧妙地利用不同类型OPA的组合使用,实现了大能量、超宽频谱、CEP稳定的超短脉冲,同时还避免了白光注入类型的OPA方案中由于白光中剩余泵浦光对信号脉冲CEP影响严重的问题。该方案是目前实现超短脉冲CEP稳定的有效手段之一。我们首次在实验中发现了时空耦合调制不稳定性产生的多色锥状辐射现...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>