论文题目: 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
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学工程
作者: 马晶
导师: 章若冰,张志刚
关键词: 啁啾脉冲放大,空间啁啾,角色散,飞秒光参量放大,相位匹配,群速失配,参量超荧光,二次谐波
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 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、空间走离效应、时间走离效应、群速失配的补偿及泵浦光有效光斑尺寸的选取。并分析了BBO晶体的倍频、超连续白光的产生、参量超荧光的产生以及BBO晶体飞秒OPA中闲频光二次谐波产生的条件。四、利用1kHz钛宝石九通CPA系统的倍频蓝光泵浦Ⅰ类相位匹配的BBO晶体,获得了非共线参量超荧光,并证实了其强度角分布是三波相速和群速自匹配的结果。在参量超荧光产生的基础上,成功搭建了一套宽带的Ⅰ类非共线相位匹配的飞秒OPA系统,并实现了其稳定运转。获得了530nm到810nm连续可调的放大的信号光,以及810nm到1.7μm波段范围的闲频光。信号光增益带宽近207nm,可支持小于5fs的光脉冲,其单脉冲能量为10.8μJ,转换效率大于21%。与此同时,在没有附加任何倍频晶体的情况下,还获得了410nm到700nm连续可调的闲频光的二次谐波。其与闲频光层叠分布,单脉冲能量为2.6μJ,转换效率大于5%。这样,我们利用自行研制的1kHz飞秒CPA系统和飞秒OPA系统,获得了410nm到1.7μm连续可调的飞秒脉冲输出,实现了国内加工水平与世界水平的同步发展,为更多研究和应用的需要提供了重要的光源。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 飞秒脉冲激光概述
1.2 啁啾脉冲放大系统概述
1.3 飞秒光参量放大系统概述
1.4 本论文的主要工作和创新
第二章 啁啾脉冲放大系统的理论研究
2.1 振荡器
2.1.1 克尔透镜锁模钛宝石激光器的结构及像散补偿
2.1.2 克尔透镜锁模原理
2.1.3 自相位调制和色散补偿
2.1.4 KLM钛宝石激光器的空间啁啾和角色散
2.2 展宽器
2.2.1 展宽器的原理
2.2.2 展宽器的色散
2.3 放大器
2.3.1 放大器的原理
2.3.2 放大的自发辐射的抑制
2.4 压缩器
2.4.1 压缩器的原理
2.4.2 CPA系统的色散补偿
2.5 小结
第三章 1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大系统的实验研究
3.1 振荡器的实验设计和实验结果
3.2 隔离器和展宽器的实验设计
3.3 放大器的实验设计和实验结果
3.4 压缩器的实验设计和实验结果
3.5 小结
第四章 飞秒光参量放大系统的理论研究
4.1 相位匹配的原理和类型
4.2 BBO晶体Ⅰ类相位匹配飞秒OPA的宽带运转条件
4.3 空间走离效应
4.4 时间走离效应
4.5 脉冲波面倾斜与群速失配补偿
4.5.1 脉冲波面倾斜与群速度的关系
4.5.2 利用非共线相位匹配和脉冲波面倾斜相结合的方法来实现群速度的完全匹配
4.5.3 利用棱镜来实现脉冲波面倾斜
4.6 小结
第五章 飞秒光参量放大系统的实验研究
5.1 BBO晶体的倍频
5.2 超连续白光的产生
5.3 参量超荧光的产生和强度角分布
5.3.1 参量超荧光的产生
5.3.2 参量超荧光的强度角分布
5.4 飞秒OPA系统的实验设计和实验结果
5.4.1 飞秒OPA系统的实验光路及放大的信号光
5.4.2 飞秒OPA中闲频光二次谐波的产生
5.5 小结
第六章 论文总结与工作展望
6.1 论文总结
6.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
附录
致谢
发布时间: 2006-05-24
参考文献
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- [2].中红外飞秒光参量放大技术研究[D]. 杨华.复旦大学2007
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