超短脉冲放大过程中的脉宽和光谱特性研究

群速度色散论文 自相位调制论文
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近年来,超短脉冲激光已经发展成为一个热门的世界前沿研究领域,研究超短脉冲激光在传输和放大过程中的非线性效应,以及这些非线性效应对于激光脉宽和带宽的影响,进而采取相应技术有效地进行脉宽压缩,对于采用准分子激光器进行超短脉冲的直接放大,具有实际意义。 本论文对于超短脉冲激光在传输和放大的过程中,由于放大器窗镜中自相位调制效应(SPM)和群速度色散(GVD)对脉宽和光谱的影响进行了理论推导、分析和实验研究,并针对实验室的桌面超短脉冲激光系统,研究了实验条件对光谱和脉宽的影响,并采用棱镜对进行了脉宽的压缩。实验结果表明,在放大过程中,自相位调制效应的存在加速了仅有GVD时对脉宽的展宽程度;放大介质的增益窄化效应和放大器窗镜中的SPM效应使放大器的输出带宽的变化很小;利用棱镜对引入负啁啾补偿正啁啾的方式压缩脉宽是可行的。这些结果为超短脉冲在桌面系统上放大以及进一步采用电子束泵浦的准分子激光器放大奠定了一定的基础。
摘要第5-6页
ABSTRACT第6页
第一章 引言第7-12页
    1.1 研究背景第7-8页
    1.2 研究方向第8页
    1.3 超短脉冲激光装置第8-10页
    1.4 脉宽的测量第10-12页
第二章 超短脉冲的传输理论第12-30页
    2.1 超短脉冲激光的传输第12-15页
        2.1.1 光脉冲电场的复数表示第12-13页
        2.1.2 脉冲宽度和光谱宽度第13页
        2.1.3 光脉冲传输方程第13-15页
    2.2 群速度色散第15-22页
        2.2.1 无啁啾高斯脉冲第16-18页
        2.2.2 啁啾高斯脉冲第18-21页
        2.2.3 材料体色散第21页
        2.2.4 角色散元件第21-22页
        2.2.5 群速度色散的补偿及控制第22页
    2.3 自相位调制第22-30页
        2.3.1 非线性相移第23-24页
        2.3.2 脉冲频谱的变化第24-27页
        2.3.3 初始啁啾的影响第27-28页
        2.3.4 群速度色散的影响第28-30页
第三章 脉冲压缩器的设计第30-45页
    3.1 脉宽压缩的理论分析第30-32页
    3.2 脉冲压缩器的数值模拟第32-39页
    3.3 脉冲压缩器的优化第39-45页
第四章 三倍频的脉冲输出特性第45-49页
    4.1 三倍频输出脉冲参数的测量第45-46页
    4.2 三倍频的脉宽压缩第46-49页
第五章 放电泵浦KrF准分子激光放大器的脉冲输出特性研究第49-63页
    5.1 研究动机第49页
    5.2 放大器输出脉冲参数的测量第49-54页
    5.3 脉宽特性分析第54-56页
    5.4 光谱特性分析第56-63页
        5.4.1 CaF_2窗镜中的SPM效应对光谱的影响第56-59页
        5.4.2 增益窄化效应对光谱的影响第59-63页
第六章 放电泵浦KRF准分子激光器的输出脉冲的脉宽压缩第63-74页
    6.1 引言第63页
    6.2 脉宽压缩实验第63-74页
        6.2.1 实验一第63-65页
        6.2.2 实验二第65-69页
        6.2.3 实验三第69-72页
        6.2.4 实验对比分析第72-74页
第七章 总结第74-75页
    7.1 研究结论第74页
    7.2 下一步的工作展望第74-75页
参考文献第75-77页
致谢第77页
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