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大能量高功率啁啾脉冲传输特性研究

超短脉冲系统中啁啾脉冲的传输特性和光束质量一直是人们所关心和重视的问题。在啁啾脉冲放大过程中,增益介质内放大自发辐射(ASE)、增益窄化、增益饱和、自相位调制、自聚焦以及放大介质中的色散等效应均会影响输出脉冲的空间分布、时间波形以及频谱分布,从而严重影响脉冲的有效放大、压缩及光束质量。如何有效地减小或避免这些不利因素的影响,在提高系统输出功率的同时改善光束质量,一直是高功率超短脉冲系统研究工作的重点和难点之一。本论文针对高功率超短脉冲系统中放大自发辐射效应对钛宝石介质储能特性的影响以及啁啾脉冲的线性、非线性传输和放大特性等问题开展研究工作。取得的主要研究结果包括:一、采用速率方程和二维光线追迹,对放大介质内放大自发辐射(ASE)的时间特性以及ASE对放大介质的储能分布的影响进行了计算分析,计算中考虑了不同辐射线型对储能的影响,研究了ASE对不同厚度的增益介质的储能分布的影响,提出了抑制钛宝石放大器ASE的措施,并对SILEX—Ⅰ  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
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宽带高功率激光系统总体与关键技术研究

高能量密度科学(HEDS)是当今前沿科学领域极具前瞻性、基础性的研究方向,主要包括激光驱动惯性约束聚变、极端条件下的凝聚态物理、高亮度X射线和高能粒子束的产生以及实验室天体物理等前沿基础研究。而高功率超强激光系统则是最重要的研究工具,其自身也是一项综合性的重大科学工程。由于HEDS需求的多样性和不确定性,要求高功率激光驱动源具备多参数、大跨度的调节能力,多功能兼容以及灵活的适应能力。如何应对这一严峻的挑战,正是本论文研究的主要任务。本论文在吸取前人研究成果基础上,首次提出并论证了以“全系统宽频带激光技术”为核心的总体技术路线,该技术方案有望集高能量、多脉宽、多波长等功能于一体,实现系统灵活地切换或组合配置,最大限度地满足物理应用的多种需求。在理论上和实验上研究了相关的创新性关键技术,包括1微米波段宽带飞秒光源的产生和宽带啁啾脉冲的高能量放大等,取得具有先进水平的实质性进展。在OL、CPL、SPIE等刊物发表(含已接受)论文八篇。...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
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高功率激光系统中的光束全息控制

用于惯性约束聚变(ICF)研究的高功率激光驱动器是复杂、大型的科学工程,其主要的科学技术问题可归纳为两大类:一是能量转换问题,涉及“能量流”的转移和传递规律,决定了系统的效率和规模,主要是“量”的问题;其二是激光束控制问题,涉及“信息流”——激光光场各参数在输运过程中的变化规律和控制技术,决定了系统的性能参数和指标,主要是“质”的问题。本论文着重于高功率激光系统的光束控制研究。以表征激光束特性的时间、振幅、光谱、位相等四个信息参量为对象,创新性地研究了脉沖时域整形技术、光强空间整形技术、光谱角色散技术和波前控制技术。首次提出并实现了啁啾脉冲堆积型的时间波形任意整形;液晶光阀可编程光强空间整形;特殊光栅光谱角色散焦斑束平滑和小尺度波前畸变的探测和补偿,从而对高功率激光系统的激光束实现了高精度、可编程、有效的“全息”控制。为提升新一代高功率激光系统的技术水平和性能指标提供了科学技术的支持。相关研究成果已撰写论文10余篇,授权专利1项...  (本文共211页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
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真空激光远场电子加速机制中相关光学问题的研究

近年来,得益于固体激光器技术和啁啾脉冲放大技术的飞速发展,已经能够产生脉冲峰值功率达到PW量级,聚焦光强达到10~(22)W/cm~2的超强超短脉冲光束。由于其具有高出传统加速器百万倍的高强度电场,利用强激光中的超强电磁场加速电子,进而发展新一代小型化高能加速器已受到人们的普遍关注。由于超强超短脉冲激光场具有功率高、功率密度大、与物质相互作用时间短、光束衍射效应以及光束空间时间分布耦合复杂、光束质量难于控制等特点,在将其应用于电子加速时,强激光场的许多性质都需要进行针对性的研究。本文针对真空激光远场电子加速机制(主要是俘获加速电子加速机制(CAS))中的一些光学问题进行了理论研究。内容包括超短脉冲光束的矢量非傍轴传输、时空耦合效应对CAS电子加速机制的影响、以及相速度分布的验证与探测方法等。目的在于为基于真空激光远场电子加速机制的小型化高能加速器的设计和优化提供可行性判断和理论支持。本文主要进行了如下工作:一、研究了超短脉冲光束...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
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高功率脉冲在光纤中的传输与放大研究

本文工作是在国家自然科学基金《高功率啁啾脉冲在单模光纤中的非线性传输特性研究》项目的支持下完成。激光约束惯性核聚变是高功率激光技术的重要应用领域之一,其高功率激光驱动器利用种子源加功率放大的结构来获取高能量输出。现已建成的驱动器装置多采用全光纤化前端系统提供种子光源,用氙灯泵浦块状钕玻璃实现后续多级放大。然而,固体激光器较低的能量转换效率以及较高的热效应,限制了该系统的性能进一步提升。最近,研究人员提出了一种基于光纤放大网络的全光纤激光驱动器设想。由于高功率激光光纤系统的能量转化效率高、结构紧凑、易于维护、热效应低、光束质量好且可高重频工作等优点,该驱动器非常适合于未来的聚变能源应用。在高功率光纤系统中,一个需要研究的基本问题是高功率脉冲在光纤中的传输与放大特性。本文分别就啁啾堆积脉冲的非线性传输、高功率脉冲的受激布里渊散射效应抑制以及高功率光纤放大器中的信噪比提高等问题进行了系统研究,取得了一些重要成果。本文研究内容及主要成果...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

山西大学
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可变参量光纤系统中光脉冲的传输特性研究

光脉冲在光纤系统中的传输特性,由于其在光通信中有着广泛的应用,近年来一直是人们研究的热点之一。而作为此项研究的一个新的发展,光脉冲在可变参量光纤系统中传输特性的研究,近来则备受人们关注。它的理论模型是变系数非线性薛定谔方程,含高阶非线性项的变系数非线性薛定谔方程以及变系数高阶非线性薛定谔方程等。另外,在现代非线性科学中,这些非线性薛定谔方程本身就是很重要的模型,它们不仅出现在光通信中,而且还出现在物理学的其它领域,如非线性量子场论、磁学、非线性光学、玻色-爱因斯坦凝聚等领域,所以以这些非线性薛定谔方程为基本模型,研究其解的特性具有非常重要的科学意义和潜在的应用前景。本文以变系数非线性薛定谔方程,含高阶非线性项的变系数非线性薛定谔方程以及变系数高阶非线性薛定谔方程为基本模型,并以可变参量光纤系统为应用背景,通过解析的方法并结合数值模拟,研究皮秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输特性,含啁啾皮秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输特性,高...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>