一、掺钛宝石激光器产生17fs未压缩脉冲(论文文献综述)
王庆,漆磊,王润雨,李岩[1](2021)在《飞秒激光脉内自差频产生中红外激光研究进展》文中研究指明基于飞秒激光脉内自差频技术产生中红外波段激光的技术已取得较大的进步,并被广泛地应用在物理学、化学以及生物医学等重要科学领域。对中红外超短激光脉冲的发展与研究背景进行了介绍;阐述了飞秒激光脉内自差频产生中红外激光的基本原理;综述了基于钛宝石激光器、1μm波段飞秒固体激光器、2μm波段飞秒固体激光器及光纤激光器作为驱动源并通过脉内自差频技术产生中红外飞秒激光的研究进展,并对不同波段驱动源进行了对比分析;最后对脉内自差频产生中红外飞秒激光的未来发展方向进行了展望。
田文龙,徐瑞,朱江峰,魏志义[2](2021)在《高功率克尔透镜锁模掺镱全固态激光器研究进展(特邀)》文中研究说明高功率、窄脉宽的超快激光在基础科学研究、精密制造和生物医学等领域扮演着越来越重要的角色。在众多飞秒光源中,激光二极管泵浦的掺镱全固态飞秒激光器具有输出特性优异、结构紧凑、简单可靠、成本低廉等优点,成为超快激光领域的研究热点之一。特别是克尔透镜锁模的掺镱全固态飞秒激光器,有望兼备同时输出百瓦级平均功率、百飞秒级脉冲宽度的能力。本文总结了近年来克尔透镜锁模掺镱块材料全固态激光器在高功率窄脉冲输出方面的研究成果,并对实现百瓦级平均功率、十微焦级脉冲能量和高功率GHz重复频率运转给出了展望和方案设想。
王羡之[3](2021)在《非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究》文中研究指明自激光诞生以来,更高的光强就一直是光学领域不断探索的重要研究目标之一。随着超短超强激光技术的发展,如今人们已经能够在实验室中产生光强大于1023W/cm2的极端光场。这样的光场能够用于驱动电子质子加速、X射线产生以及光核反应等强场物理研究,加深对物质非线性的理解,成为各国纷纷大力发展的重要实验设施。然而随着飞秒脉冲光强的不断提高,主脉冲之前的预脉冲与自发辐射基底等噪声成分的光强也会随之提升,并严重影响主脉冲与物质相互作用效果,所以时间对比度成为了飞秒超强激光系统的核心参数之一。鉴于非线性光学效应与光强紧密相关的特点,利用非线性光学效应提升时间对比度以及光强是飞秒超强激光领域的重要研究方向。本文围绕光参量振荡、自衍射效应和背向受激拉曼散射效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用,进行了理论分析与实验研究,取得了如下成果:1.从二阶非线性光学效应出发,分析了飞秒激光同步泵浦的光参量振荡信号光的时间对比度特性,并实验研究了以光参量振荡信号光作为种子注入非参量的啁啾脉冲放大后的时间对比度特性。使用515nm的飞秒脉冲序列作为泵浦光,利用LBO晶体得到了中心波长800nm附近的光参量振荡输出,将其作为种子注入基于钛宝石再生放大的啁啾脉冲放大系统中,得到能量1.8m J的放大结果,经测量其时间对比度最高为107。相比于普通钛宝石振荡器作为种子进行放大后的时间对比度提升了接近2个数量级。最后提出了基于光参量振荡器的多波长同步高对比度飞秒激光系统方案。2.从三阶非线性光学效应出发,分析了简并四波混频过程的时间对比度提升、脉冲宽度压缩等特性,并模拟了其中自衍射效应信号光的光谱展宽以及角色散情况,进行了基于自衍射效应的时间对比度提升实验研究。在35fs入射脉冲驱动下得到了20.4fs的自衍射信号光,能量达到35μJ且光斑质量较好,时间对比度高于1010,相对于入射脉冲提升了4个数量级以上。满足飞秒超强激光系统对于高时间对比度种子脉冲的要求。3.研究了利用自衍射效应的双啁啾脉冲放大系统中的时间对比度特性。对马丁内兹型展宽器的角色散进行分析,并在实验中用于展宽一阶自衍射信号光的同时补偿了其角色散,提升了自衍射效应在啁啾脉冲放大系统中的实用性。将自衍射信号光作为种子,注入后级啁啾脉冲放大器,稳定输出能量900m J、脉冲宽度29.7fs的超短超强激光脉冲,经测量时间对比度高达1010,能够用于强激光等离子体相互作用实验中。4.基于等离子体中电子振荡产生的三阶非线性效应,对受激拉曼散射过程进行了理论分析。介绍了等离子体中Langmuir波的形成,结合普通介质中的受激拉曼散射效应,分析基于等离子体的背向拉曼放大技术的可行性。之后设计了实验平台,进行了初步实验研究。
宋贾俊[4](2021)在《超快激光脉冲压缩、波长扩展及对比度提升的研究》文中提出得益于飞秒激光独有的时间特性,其在科研、工业加工、医疗等领域有着广泛的应用。这些应用也进一步推动着飞秒光源的发展,比如高次谐波及阿秒科学促进了少周期、高平均功率飞秒放大器的发展,精密计量及光学频率梳促进了高重频飞秒振荡器的发展,而强场物理实验比如激光尾波场加速,实验室天体物理和质子加速等则极大地推动着高峰值功率高对比度超强激光系统的发展。因此提升飞秒激光的时域参数比如脉冲宽度、重复频率、时间对比度等将对飞秒激光的应用实验提供极大的便利。同时,考虑到飞秒激光放大器本身较为昂贵的价格,这限制了其用户量,因此发展便捷的低成本的飞秒激光放大器同样意义重大。本论文重点对飞秒激光的时间特性的性能提升进行了一系列的实验研究,主要包括皮秒激光脉宽非线性压缩至飞秒量级、重复频率达GHz的飞秒光学参量振荡器(Optical Parametric Oscillator,OPO)、飞秒OPO注入钛宝石放大器对比度提升等内容的研究。本论文所包含的核心研究内容和取得的原创性成果如下:1.开展了基于Multi-Pass Cell(MPC)的皮秒激光脉宽压缩实验,首次基于块状材料展宽Nd:YVO4皮秒再生放大器的光谱,通过两级级联MPC装置,将1kHz,230μJ,11.6ps的激光脉冲压缩至172fs,光谱由0.26nm展宽至18.06nm,压缩后脉冲能量为117μJ,系统总效率为51%;进一步,通过使用3英寸的凹面反射镜作为MPC的腔镜,对8kHz,1.65W,12.5ps的激光脉冲进行光谱展宽,实现了皮秒激光111次通过克尔介质,光谱由0.192nm展宽至4.69nm,脉宽压缩至601fs,实现了单级MPC装置光谱超过20倍的展宽和脉宽超过20倍的压缩结果,这是基于块材料的MPC装置最高单级脉宽压缩比。同时对比了压缩前后激光的平均功率稳定性和光束质量,结果表明功率稳定性和光束质量受MPC装置的影响较小。2.开展了全固态飞秒振荡器泵浦的GHz飞秒光学参量振荡器(OPO)研究。采用环形腔结构,首次实现了绿光泵浦的重复频率在GHz以上的参量振荡,信号光的重复频率为泵浦源的15倍,信号光光谱调谐范围为700nm-1003nm,最高平均功率430mW,最窄脉冲宽度117fs,光束质量接近基模。进一步,通过按比例改变OPO腔长的方式,实现了信号光重复频率以75.5MHz为间隔,从755MHz-1.43GHz的调节,其中1.43GHz为已经报道的绿光泵浦的最高重复频率信号光,其平均功率为22mW,中心波长为750nm。3.开展了利用飞秒OPO技术对钛宝石放大器对比度进行提升的实验及理论研究,首次使用飞秒OPO作为种子源进行钛宝石再生放大实验,经过展宽、放大及压缩,实现了脉冲能量1.8mJ,脉宽96fs,±30ps的时间尺度范围内接近107的时间对比度结果,相比于传统的以克尔透镜锁模的钛宝石飞秒振荡器作为种子源,放大后的激光脉冲的时间对比度提升了超过1个数量级。为了进一步缩短压缩后的激光脉宽,发展了中心波长接近800nm的宽光谱OPO,并将其注入钛宝石再生放大器中,得到了脉冲能量1.8mJ,脉宽25.6fs,±30ps的时间尺度范围内106的时间对比度结果,相比于钛宝石振荡器作为种子源时脉冲宽度有所缩短,对比度提升了接近1个数量级。4.为了进一步的提升钛宝石激光脉冲的对比度和脉冲能量,对交叉偏振滤波(XPW)效应进行了理论计算,对比了(001)和(011)两种BaF2晶体切割方式的XPW转化效率。计算结果表明,入射激光功率密度和晶体厚度的变化均会影响效率极大值时的β值(入射激光偏振方向和晶体x轴的夹角),且在低功率密度及短晶体的实验条件下,(011)切晶体在转化效率方面具有优势,而当晶体厚度较厚或入射激光较强时,(001)切晶体的转化效率要高于(011)切晶体。
王阁阳,吕仁冲,许思源,刘寒,田文龙,张大成,赵昆,朱江峰,魏志义[5](2021)在《高重复频率高次谐波驱动源技术》文中提出超快驱动光源技术的不断进步激发了极紫外阿秒脉冲在原子分子的精密光谱学及超快动力学研究中的巨大潜力.本文回顾了高重复频率飞秒激光驱动高次谐波产生的发展历程,并以高重复频率极紫外光源的应用为切入点梳理了钛宝石激光系统、掺镱光纤激光系统以及掺镱全固态激光系统等驱动光源的参数特点、适用范围以及发展趋势等.最后,提出了用以驱动兆赫兹量级重复频率高次谐波产生的紧凑型全固态放大方案.
蒋建旺[6](2020)在《超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究》文中指出超短脉冲激光技术作为激光技术的前沿领域,已经逐步发展成为现代科学技术中的基础科学,极大地推动了与之相关的高新技术和交叉学科的快速发展,并在强场物理、生物化学、微纳米尺度三维微结构制备等应用领域取得了一系列重大突破。而在超短脉冲激光技术中,获得高功率超宽光谱飞秒激光、宽谱飞秒激光脉冲放大以及对超宽光谱飞秒脉冲的载波包络相移进行控制是几个重要的研究方向。针对这几个方面,本论文开展了超宽光谱飞秒激光设计与实验研究,宽谱飞秒激光的放大与压缩实验研究,以及载波包络相移控制研究,成为开展高次谐波、阿秒脉冲产生实验的重要驱动光源。论文的主要研究内容和取得的创新性成果如下:1.论文详细介绍了啁啾脉冲放大(chirped-pulse amplification,CPA)系统中的各单元模块,针对振荡器、放大器、压缩器的全局色散管理进行了理论分析和模拟计算。采用光线追迹法对CPA系统中常用的马丁内兹展宽器、平行光栅对压缩器、棱镜对压缩器进行理论推导,获得了精确计算各单元模块引入色散的解析表达式,并分析了常见介质材料的色散特性和不同色散补偿方式的优缺点,为后续顺利开展啁啾脉冲放大实验提供了理论指导和设计基础。2.考虑一些应用对飞秒光源的平均功率有现实需求,开展了高平均功率克尔透镜锁模的飞秒钛宝石激光的实验研究。通过10 W的532 nm连续激光泵浦棱镜对色散补偿的钛宝石振荡器,获得了 2.1 W的高平均功率输出,脉冲重复频率为75.5 MHz,光谱半高全宽为12 nm,测量得到脉冲宽度为96 fs,另外研究了腔内净负色散对输出光谱的影响。3.针对目前报道的倍频程钛宝石振荡器输出功率普遍较低的现状,开展了兆瓦峰值功率倍频程光谱亚10 fs钛宝石振荡器的实验研究,利用特殊设计的双啁啾镜补偿材料色散,并在振荡器两臂插入熔融石英精确平衡两臂的色散,大大增强自相位调制效应,振荡器直接输出覆盖550-1100 nm的倍频程光谱,锁模后的平均功率高达880mW,脉冲重复频率为80 MHz,结合腔外色散补偿技术,测量得到脉宽短至6.6 fs,对应约2.4个光学周期结果。据我们所知,这是迄今为止从倍频程钛宝石振荡器所能获得的最高输出功率。4.自差频0-f法测量载波包络相移频率具有长期稳定好、成本相对低、测量引入的噪声小等优点,但是该方法需要倍频程或者准倍频程光谱的飞秒光源,搭建的难度相当大,为此我们通过设计PPLN晶体的极化周期,开展了基于较窄光谱的高平均功率亚10 fs钛宝石振荡器的载波包络相移频率进行测量和控制实验研究。首先自行搭建了亚10 fs钛宝石振荡器,在4.5 W泵浦功率下,锁模输出平均功率达660 mW,脉冲重复频率为170 MHz,光谱覆盖650-950 nm,测量得到9 fs的脉冲宽度。然后,采用单块PP-MgO:LN晶体自差频的方法测量得到信噪比为44 dB的载波包络相移频率信号,接着将载波包络相移频率信号锁定到20 MHz的参考源上,实现了 90分钟的锁定,在1 Hz到1MHz范围内的积分相位噪声为138 mrad,对应63 as的时间抖动(中心波长790 nm)。5.设计并搭建了环形腔钛宝石再生放大器,在重复频率为1 kHz、16 W的泵浦功率下,再生腔直接输出功率为3.3 W、压缩后的脉宽为31 fs的放大结果。考虑到棒状钛宝石放大中伴随较大的热透镜效应,设计并搭建了新型多通泵浦结构的钛宝石薄片再生放大器,采用啁啾脉冲放大技术,在16 W泵浦功率下,得到1.8 W的放大脉冲输出,经光栅对压缩器压缩后,得到1.45 W的输出功率,压缩效率为80%,测量得到38 fs的脉冲宽度,光束质量M2≈1.1。实验表明薄片钛宝石放大方案有利于提高放大脉冲的光束质量,但是需要对多通泵浦结构和钛宝石晶体的焊接方案进行优化,以获得更高平均功率输出。
董璐璐[7](2020)在《新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究》文中提出自世界第一台红宝石激光器诞生以来,激光器件已在国家安全、前沿科学研究、大气监测、医学治疗及精密工业加工等领域展现出不可替代性。全固态激光器因体积小、稳定性高等特点,在高脉冲能量、高峰值功率品质要求方面成为激光器件研究的重点。不同的激光运转方式对激光增益介质提出的要求不同,如高功率连续波激光器要求增益介质具有较大的发射截面和较高的热导率;调Q激光器要求其具有较长的上能级寿命;超快激光器要求其具备超宽的增益带宽等。因此,探索和研究具备优异物化、机械、光谱等特性的新型激光增益介质的研究工作成为材料和激光技术领域的研究热点之一。本论文以新型Nd:SrLaAlO4晶体为研究对象,通过探索生长工艺,制备出了高质量单晶,全面测量其热学和光谱等物化性质,系统地研究了 Nd:SrLaAlO4晶体连续波、调Q、宽带可调谐及飞秒激光器件特性。在此基础上,利用光参量振荡技术(OPO),实现了中红外波段可调谐激光输出,并通过搭建气体检测系统,实现了对大气中CH4浓度的高准确度快速检测。取得的研究成果如下:(1)探索晶体生长工艺,制备了高质量Nd:SrLaAlO4单晶,对晶体的热学及偏振光谱特性进行了系统测量与表征。通过对密度、比热、热膨胀和热扩散等系数的测量,计算得到晶体热导率为4.67 W/(m·K),该数值接近商用Nd:YVO4晶体的热导率;测量了晶体的偏振吸收和发射光谱,并利用J-O理论计算得到其偏振吸收和发射截面,该晶体在1.07μm处其受激发射截面为5.5× 10-20cm2,发射半峰宽约为34 nm。测量结果表明,Nd:SrLaAlO4晶体是一种优异的激光增益介质,适合于波长可调谐和超快激光器件。(2)研究了 Nd:SrLaAlO4晶体的连续波及调Q激光输出特性。在连续波激光运转下,测量得到最大输出功率为3.54 W,光-光转换效率达到46.4%。以Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体,实现了重复频率48.5 kHz,脉冲宽度12.6 ns的调Q脉冲激光输出;利用液相剥离法制备了新型ReSe2可饱和吸收镜,测量其Raman光谱、AFM微观形貌及非线性可饱和吸收特性,并实现了多层ReSe2可饱和吸收的高重频脉冲激光输出,测量得到最高脉冲重复频率和最短脉冲宽度分别为553 kHz和109 ns,表明二维ReSe2电子-空穴的超快驰豫时间有利于产生高重复频率脉冲激光。(3)系统测量了 Nd:SrLaAlO4晶体可调谐激光的波长调谐范围及输出功率。在输出镜透过率为3%时,获得了 1063-1095 nm的调谐激光输出,调谐范围达到32 nm,最高输出功率为1.49 W。实验结果表明通过双折射滤光片来调节腔内不同纵膜损耗,Nd:SrLaAlO4晶体可以实现稳定的双波长及三波长激光输出,从而在差频产生太赫兹波方面具有很好的应用潜力。(4)研究了 Nd:SrLaAlO4晶体超快激光输出特性。通过合理设计谐振腔结构,优化腔内色散补偿量,成功实现了 Nd:SrLaAlO4晶体飞秒超快激光输出,测量得超短脉冲宽度为458 fs,最大输出功率为520 mW,脉冲重复频率为78.5 MHz。(5)以Nd:SrLaAlO4晶体调Q激光作为泵浦源,搭建了中红外波段激光气体检测系统,成功实现了大气中CH4气体浓度的高准确度、快速检测。测得大气中甲烷的平均浓度为1.90ppm,标准差为0.03 ppm。此外,该中红外波长可调谐激光光源还可以进一步实现对其他气体(CO、CO2等)的浓度检测。
宁凯[8](2020)在《九字腔全保偏掺铒光纤光梳及多目标光谱转移》文中进行了进一步梳理光学频率梳通过将频率参考源的准确性与稳定性传递到其它目标波段,为时间频率计量、微波光子学、光谱学等众多领域带来了突破性的进展。腔衰荡光谱测量技术是激光光谱学中一种广泛使用的精密光谱测量技术,其与光学频率梳的结合大幅地提升了分子振转跃迁频率的测量精度。基于非线性偏振旋转锁模或者可饱和吸收镜锁模的掺铒光纤光梳无法同时具备高可靠性和低噪声特性,并不是光梳腔衰荡光谱测量等应用的最佳选择。九字腔全保偏掺铒光纤光梳相比于其它类型的光梳具有自起锁、低噪声、高可靠性等优异特性,其作为空间光梳已经实现了在极端环境下稳定运行。研制用于光梳腔衰荡光谱测量的九字腔全保偏掺铒光纤光梳,以及多目标光谱转移系统,将显着提升光梳腔衰荡光谱测量实验的效率,确定更多分子跃迁谱线的位置,促进量子化学、分子物理学等学科的研究与发展;同时,研制九字腔全保偏掺铒光纤光梳系统,可以为国内空间光梳的研制奠定基础。实现对九字腔全保偏掺铒光纤光梳长时间的频率稳定与控制,是实现空间光梳长时间稳定运行的有力保障;此外,九字腔掺铒光纤飞秒激光器与其它类型的光纤飞秒激光器相比,具有更高的性价比、可靠性并且噪声低能自起锁,是超快激光精密加工系统的理想飞秒种子源,其在消费电子产品、医疗、航空航天等邻域具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。本文主要的工作内容包括:1、九字腔掺铒光纤飞秒激光源的研制。其它类型的飞秒种子源无法兼顾自起锁、高可靠性、高性价比以及低噪声等特性,实验中研制的九字腔掺铒光纤飞秒激光源具有自起锁、锁模状态稳定、低噪声、输出功率稳定等特点,满足了作为高性能掺铒光纤飞秒光梳种子源的条件。该激光器基于非线性光纤放大环形镜(NALM)和光纤非互易相移器实现。其重复频率~136 MHz,在约1W的泵浦功率下可以实现稳定自起锁。工作状态下的泵浦功率约为450mW,对应的输出功率约为16 mW,output1端口输出飞秒脉冲的脉宽约为450 fs。其输出功率稳定度约为0.5%。2、对利用PZT和激光器泵浦电流稳定光梳fceo和frep的稳频方式进行了研究,实现了光梳频率的长期稳定。首先将种子激光脉冲放大至280 mW,并压缩至88 fs,再利用f-2f自参考技术探测fceo信号,在300 kHz分辨率带宽下得到了信噪比约为35 dB的fceo信号。最后利用实验室自制锁定电路稳定光梳的fceo和frep,将其锁定在射频参考源上后其锁定时间超过一周,光梳的fceo和frep的秒级稳定度分别达到5.56 × 10-18和1.8 × 10-12。锁定后光梳fceo和frep波动的标准差分别约为22 mHz和67μHz。3、多目标光谱转移模块的研制。用于光钟频率比对的光梳光谱转移模块,常利用一个超连续谱端口分束后实现。针对光梳腔衰荡光谱测量中目标波长间隔较大的问题,研制了目标波长分别为1064 nm、1083 nm、1380 nm、1637 nm和1750 nm的五路光谱转移应用端口。经过单独优化以及计算,五路应用端口输出的超连续光谱在上述目标波长附近的单模能量分别为220 nW、370 nW、630 nW、320 nW和730 nW。取单模能量最低的1064 nm应用端口与相应的窄线宽激光器拍频,在100kHz分辨率带宽下,得到了信噪比约为30dB的拍频信号,满足了光梳腔衰荡光谱测量实验的需求。
郑立,刘寒,汪会波,王阁阳,蒋建旺,韩海年,朱江峰,魏志义[9](2020)在《极紫外飞秒光学频率梳的产生与研究进展》文中研究表明飞秒光学频率梳对光学频率精密测量和超快科学的发展起到了至关重要的作用,而将其拓展至极紫外波段,即可作为阿秒脉冲、紫外非线性光学、电子跃迁光谱探测以及量子电动力学等研究的有力工具.极紫外飞秒光学频率梳需要通过高重复频率、高峰值功率的飞秒激光驱动高次谐波间接产生.本文从极紫外飞秒光学频率梳的产生原理出发,首先对其驱动源参数要求以及获取方式进行了介绍,分别对比了啁啾脉冲放大技术、光参量啁啾脉冲放大技术、光纤放大技术和飞秒共振增强放大技术用于驱动极紫外飞秒光学频率梳产生的优缺点及适用性.其次,针对共线和非共线产生高次谐波的两种方式,详细阐述了国际上常用的几种极紫外飞秒光学频率梳的耦合输出方法.最后,从基于飞秒共振增强腔、光参量啁啾脉冲放大器和由振荡器直接产生的极紫外飞秒光学频率梳三个角度出发,对其研究进展进行了综述,并对目前尚待优化的问题进行了总结.
郭鸿宇[10](2020)在《被动锁模掺镱光纤激光器及波长调谐特性研究》文中研究指明超短脉冲激光器具有输出脉冲宽度窄、峰值功率高、光谱谱线宽的特点,是一类拥有重要研究意义及应用价值的激光器,在可控核聚变、非线性频率变换、超分辨光谱学、新材料、生物医学等领域都具有深远的影响力。超短脉冲掺镱光纤激光器相较于其他激光器,具有热负荷低、量子转换效率高、输出光谱宽、结构紧凑、成本低廉等优点,因此对该类激光器的研究成为了激光领域重要的研究方向之一。近年来,随着低维纳米材料制备技术的快速发展,很多低维纳米材料被发现具有良好的可饱和吸收特性、低廉的成本和非常宽的光谱响应范围等优点。由此,基于低维纳米材料的锁模光纤激光器开始被研究人员广泛关注并进行深入研究,如何实现更窄的脉冲也成为了重要研究目标之一。另一方面,基于低维纳米材料的波长可调谐超短脉冲激光器也是研究的热点之一,该类激光器被广泛的用于生物医疗探测以及波分复用通讯技术领域的研究。本论文中主要利用单壁碳纳米管和非线性偏振旋转技术对超短脉冲掺镱光纤激光及波长调谐特性进行了研究。首先,利用实验室制备的单壁碳纳米管可饱和吸收体搭建了皮秒级超短脉冲掺镱光纤激光器,展开了对单壁碳纳米管掺镱锁模光纤激光器实现飞秒脉冲输出的研究。为了实现更窄的脉冲输出,通过衍射光栅对调整腔内的色散,实现了飞秒级脉冲激光输出;然后,利用体光栅和光纤准直器的组合作为可调谐滤波器,实现了非常宽的光谱调谐输出,同时输出光谱范围内波长可以被精确调谐;最后,对非线性偏振演化掺镱锁模光纤激光器开展研究。为了提高光纤激光器的紧凑性和灵活性,降低搭建成本,对激光器谐振腔重新设计,采用了偏振分光棱镜实现了对腔内脉冲偏振态的控制,得到了具有高输出效率且稳定的锁模脉冲输出。论文主要工作和创新性成果如下:第一,基于单壁碳纳米管可饱和吸收体薄膜,实现了皮秒掺镱锁模光纤激光输出,其中心波长为1019.9 nm,光谱带宽为1.8 nm,脉冲宽度为2.19 ps。在此基础上,在激光谐振腔内加入一对衍射光栅调整腔内的净色散,在近零色散附近实现了稳定的超短脉冲输出,其中心波长1025.5 nm,光谱带宽37.2 nm,脉冲宽度为379 fs。进一步利用腔外光栅对压缩脉冲,最终获得脉冲宽度175 fs。这为基于低维纳米材料可饱和吸收体在掺镱光纤激光器中实现飞秒激光输出提供了一个可行方案。第二,利用反射式光栅波长调谐器具有调谐光谱宽、调谐精度高、响应速度快、成本低廉,连续调谐过程中锁模状态不改变等优点,搭建了一台波长可调谐的单壁碳纳米管掺镱锁模光纤激光器,该激光器输出脉冲的脉冲宽度为2.43 ps,中心波长为1030 nm,光谱带宽为1.6 nm。通过调整反射光栅角度实现了1005nm-1060 nm范围的连续调谐锁模激光输出,该激光器支持最小步长0.01 nm的精确调谐。在整个连续调谐过程中,激光输出的光谱带宽和脉冲宽度不会随着中心波长的移动而发生改变,同时激光输出的稳定性很好。第三,通过单个偏振分光棱镜对腔内脉冲的偏振态进行控制,实现了稳定的非线性偏振演化掺镱锁模光纤激光输出。首先利用标准的非线性偏振演化技术实现了超短脉冲掺镱光纤激光输出。在此基础上,采用单个偏振分光棱镜实现了掺镱锁模光纤激光器,其输出锁模脉冲光谱中心波长为1036.4 nm,半高全宽为8.5 nm,脉冲宽度为4.9 ps,激光斜率效率大于50%。
二、掺钛宝石激光器产生17fs未压缩脉冲(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、掺钛宝石激光器产生17fs未压缩脉冲(论文提纲范文)
(1)飞秒激光脉内自差频产生中红外激光研究进展(论文提纲范文)
1 引言 |
2 脉内自差频原理概述 |
3 脉内自差频产生中红外激光工作进展 |
3.1 基于钛宝石激光的脉内自差频实验进展 |
3.2 基于1μm波段附近固体激光器的脉内自差频实验进展 |
3.3 基于2μm波段附近固体激光器的自差频实验进展 |
3.4 基于3μm波段啁啾脉冲放大器的自差频实验进展 |
3.5 基于光纤激光器自差频产生中红外输出的进展 |
4 结论 |
(2)高功率克尔透镜锁模掺镱全固态激光器研究进展(特邀)(论文提纲范文)
0 引言 |
1 掺镱全固态飞秒激光器简介 |
2 高功率克尔透镜锁模激光器研究进展 |
2.1 SESAM辅助的克尔透镜锁模激光器 |
2.2 光纤激光器泵浦的克尔透镜锁模激光器 |
2.3 LD泵浦的双共焦腔克尔透镜锁模激光器 |
3 讨论 |
4 结论 |
(3)非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 超短超强激光研究进展中的非线性光学效应 |
1.1.1 光克尔效应 |
1.1.2 自相位调制效应 |
1.1.3 高次谐波 |
1.1.4 光参量放大 |
1.1.5 等离子体中的背向受激拉曼散射效应 |
1.2 飞秒超强激光的时间对比度与测量方式 |
1.2.1 三阶相关仪 |
1.2.2 四阶相关仪 |
1.3 基于非线性效应的时间对比度提升方法 |
1.3.1 非线性椭圆偏振旋转 |
1.3.2 交叉偏振波 |
1.3.3 自衍射 |
1.3.4 超短脉冲泵浦的光参量放大 |
1.4 本论文的研究意义与主要内容 |
第2章 基于光参量振荡的飞秒激光时间对比度提升研究 |
2.1 同步泵浦的光参量振荡器 |
2.1.1 二阶非线性效应 |
2.1.2 光参量振荡器及其时间对比度 |
2.2 光参量振荡器注入再生放大的实验设计 |
2.2.1 光参量振荡器设计 |
2.2.2 展宽器设计 |
2.2.3 再生放大器设计 |
2.2.4 压缩器设计 |
2.2.5 光谱相位精细补偿 |
2.3 实验结果与分析 |
2.4 多波长同步的高对比度飞秒激光系统 |
2.5 小结 |
第3章 基于自衍射效应的飞秒超强激光时间对比度特性研究 |
3.1 自衍射效应的原理与模拟 |
3.1.1 简并四波混频过程——三阶非线性效应 |
3.1.2 自衍射效应的原理与特性 |
3.1.3 自衍射效应的模拟 |
3.2 自衍射效应的时间对比度提升实验研究 |
3.2.1 实验设计 |
3.2.2 实验结果 |
3.2.3 自衍射光能量与光谱优化 |
3.3 自衍射信号光角色散的补偿 |
3.3.1 Martinez展宽器中的角色散 |
3.3.2 展宽器设计与角色散补偿结果 |
3.4 后续放大系统 |
3.5 小结 |
第4章 等离子体中的受激拉曼散射效应 |
4.1 等离子体的基本特性 |
4.1.1 等离子体密度与温度 |
4.1.2 等离子体的空间尺寸 |
4.1.3 等离子体振荡 |
4.2 基于电子等离子体振荡的三阶非线性效应 |
4.2.1 等离子体中电子在光电场驱动下的运动方程 |
4.2.2 单色光场下等离子体的三阶非线性响应及其物理含义 |
4.2.3 电子等离子体振荡对双色场的三阶非线性响应 |
4.3 等离子体中的受激拉曼散射 |
4.4 小结 |
第5章 等离子体中背向受激拉曼散射效应的实验研究 |
5.1 等离子体背向受激拉曼散射实验设计理念 |
5.2 驱动激光系统与实验系统 |
5.2.1 驱动激光系统 |
5.2.2 实验腔室 |
5.2.3 气体靶 |
5.3 实验过程观测系统 |
5.3.1 角色散观测 |
5.3.2 焦点光斑观测 |
5.3.3 等离子体密度观测 |
5.4 初步实验结果 |
5.5 小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 本文内容总结 |
6.2 未来工作展望 |
参考文献 |
附录 自衍射效应模拟程序代码 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(4)超快激光脉冲压缩、波长扩展及对比度提升的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 激光脉宽非线性压缩研究进展 |
1.2 高重频振荡器研究进展 |
1.2.1 高重频钛宝石锁模振荡器研究进展 |
1.2.2 高重频Yb锁模振荡器研究进展 |
1.2.3 高重频锁模皮秒振荡器研究进展 |
1.2.4 高重频OPO研究进展 |
1.3 飞秒脉冲时域对比度提升技术研究进展 |
1.4 本论文的主要研究内容 |
第2章 飞秒激光的色散及非线性效应基本原理 |
2.1 色散效应 |
2.1.1 色散对脉冲形状的影响 |
2.1.2 常见色散补偿器件 |
2.2 二阶非线性光学基础理论 |
2.2.1 常见的二阶非线性效应 |
2.2.2 三波混频过程 |
2.2.3 相位匹配的方法 |
2.2.4 相位关系 |
2.2.5 走离效应 |
2.2.6 宽带光参量放大技术 |
2.3 自相位调制 |
2.3.1 自相位调制基本原理 |
2.3.2 色散长度和非线性长度 |
2.4 本章小结 |
第3章 皮秒激光脉宽压缩实验研究 |
3.1 引言 |
3.2 Herriott Multi-pass Cell简介 |
3.3 Nd皮秒激光放大器的设计 |
3.3.1 皮秒激光增益介质基本性质 |
3.3.2 实验条件对晶体基本参数的影响 |
3.3.3 连续光泵浦的再生放大器放大理论 |
3.4 级联MPC装置压缩皮秒激光脉宽 |
3.4.1 第一级MPC装置 |
3.4.2 第二级MPC装置 |
3.5 单级MPC压缩8kHz皮秒激光脉宽 |
3.6 本章小结 |
第4章 515nm激光泵浦的高重频飞秒光学参量振荡器 |
4.1 引言 |
4.2 商用Yb:KGW全固态飞秒振荡器 |
4.3 谐波泵浦的1.13GHz飞秒OPO |
4.3.1 非线性晶体的选择 |
4.3.2 1.13GHz OPO实验装置 |
4.3.3 1.13GHz OPO实验结果 |
4.4 比例改变腔长实现重频可调的参量振荡 |
4.4.1 基本原理 |
4.4.2 非线性晶体LBO |
4.4.3 比例改变腔长实现重频可调OPO实验结果 |
4.5 本章小结 |
第5章 飞秒OPO注入钛宝石再生放大器提升对比度研究 |
5.1 引言 |
5.2 OPO注入钛宝石放大器实验研究 |
5.2.1 钛宝石再生放大器基本结构 |
5.2.2 飞秒OPO注入钛宝石再生放大器实验研究 |
5.2.3 800nm宽光谱飞秒OPO的实现 |
5.2.4 宽光谱飞秒OPO注入钛宝石再生放大器 |
5.3 交叉偏振滤波技术效率的分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结和展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)高重复频率高次谐波驱动源技术(论文提纲范文)
1 基于无源放大技术的腔内高次谐波驱动光源研究 |
1.1 飞秒激光共振增强腔技术 |
1.2 基于钛宝石振荡器的增强腔研究 |
1.3 基于Yb光纤放大器的增强腔研究 |
2 基于增益放大技术的腔外HHG驱动光源研究 |
2.1 钛宝石激光系统 |
2.2 Yb光纤激光系统 |
2.3 Yb全固态激光系统 |
2.3.1 Yb薄片振荡器 |
2.3.2 Yb全固态放大器 |
3 总结与展望 |
(6)超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 飞秒脉冲激光的研究进展 |
1.2 飞秒激光脉冲的产生机理 |
1.2.1 锁模的基本原理 |
1.2.2 克尔透镜原理 |
1.2.3 同步泵浦锁模原理 |
1.3 飞秒激光载波包络相移测量与控制方法 |
1.3.1 载波包络相移概述 |
1.3.2 载波包络相移测量方法 |
1.3.3 载波包络相移控制方法 |
1.4 薄片激光器的研究进展 |
1.4.1 薄片激光器的特点 |
1.4.2 薄片振荡器的研究进展 |
1.4.3 薄片放大器的研究进展 |
1.5 本论文的主要研究内容与研究意义 |
第二章 飞秒脉冲放大技术与色散管理 |
2.1 啁啾脉冲放大技术原理 |
2.2 飞秒光学中的色散理论 |
2.3 啁啾脉冲放大系统中的各模块单元与色散计算 |
2.3.1 飞秒激光振荡器 |
2.3.2 CPA系统中的展宽器与色散计算 |
2.3.3 CPA系统中的放大器类型与色散计算 |
2.3.4 CPA系统中的压缩器与其色散计算 |
2.4 小结 |
第三章 高平均功率飞秒钛宝石振荡器实验研究 |
3.1 引言 |
3.2 高平均功率飞秒钛宝石振荡器的设计与实现 |
3.2.1 光学元件的设计与选取 |
3.2.2 激光谐振腔的设计模拟和分析 |
3.3 高平均功率飞秒钛宝石振荡器的实验装置及测量结果 |
3.4 小结 |
第四章 兆瓦峰值功率倍频程钛宝石激光器设计与实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 克尔透镜锁模谐振腔的一般性设计原则 |
4.2.1 固态激光谐振腔的腔型比较 |
4.2.2 克尔透镜谐振腔的最优化设计 |
4.2.3 固态激光谐振腔的像散及其补偿 |
4.2.4 超短脉冲激光振荡器的色散补偿方案 |
4.3 飞秒激光振荡器腔内非线性光谱展开研究 |
4.4 兆瓦峰值功率倍频程钛宝石振荡的实验与结果分析 |
4.5 小结 |
第五章 基于自差频方法的超短脉冲载波包络相移测量与控制研究 |
5.1 引言 |
5.2 自差频测量载波包络相移的设计与实现 |
5.3 飞秒光学频率梳的CEO测量及锁定结果 |
5.4 小结 |
第六章 千赫兹飞秒钛宝石再生放大及薄片放大方案实验研究 |
6.1 引言 |
6.2 千赫兹环形再生放大实验研究 |
6.2.1 环形再生腔腔行设计 |
6.2.2 千赫兹环形再生放大系统的搭建与调节 |
6.2.3 千赫兹环形再生放大的实验结果与分析 |
6.3 千赫兹钛宝石薄片再生放大实验研究 |
6.3.1 钛宝石薄片的热分布分析 |
6.3.2 钛宝石薄片再生腔腔型和多通泵浦结构的设计 |
6.3.3 钛宝石薄片再生放大系统的搭建与调节 |
6.3.4 钛宝石薄片再生放大的实验结果与分析 |
6.4 小结 |
第七章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(7)新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 锁模技术 |
1.2 锁模激光的发展 |
1.3 宽带增益介质 |
1.4 论文中相关的饱和吸收体 |
1.5 CH_4气体浓度检测技术 |
1.6 本论文主要研究内容 |
2 Nd:SrLaAlO_4晶体的生长方法及热学、光谱特性测量 |
2.1 晶体的生长方法 |
2.2 热学性质测量与表征 |
2.3 光谱性质测量 |
2.4 本章小结 |
3 连续波及调Q激光特性测量 |
3.1 被动调Q激光理论 |
3.2 Nd:SrLaAlO_4/Cr~(4+):YAG 1.07 μm调Q激光特性测量 |
3.3 Nd:SrLaAlO_4/ReSe_2调Q激光特性测量 |
3.4 本章小结 |
4 可调谐激光器件设计及调谐特性测量 |
4.1 可调谐激光器的实现方法及发展 |
4.2 宽带激光输出特性测量 |
4.3 Yb,Nd:ScSiO_5晶体可调谐激光器性能表征 |
4.4 本章小结 |
5 超短脉冲的产生及测量 |
5.1 克尔效应 |
5.2 色散及补偿技术 |
5.3 超快激光稳腔设计 |
5.4 超快激光器输出特性测量 |
5.5 本章小结 |
6 CH_4气体检测应用 |
6.1 气体检测方法 |
6.2 中红外检测光源的设计与实现 |
6.3 甲烷气体远程遥测系统研究 |
6.4 甲烷气体遥测实验 |
6.5 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 研究内容和主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 今后研究工作展望 |
参考文献 |
作者简历 |
致谢 |
学位论文数据集 |
(8)九字腔全保偏掺铒光纤光梳及多目标光谱转移(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号列表 |
第1章 绪论 |
1.1 光学频率梳概述 |
1.2 掺铒光纤飞秒光梳的研究进展 |
1.3 选题的意义和目的 |
1.4 论文的研究内容 |
1.4.1 论文的主要工作 |
1.4.2 论文的结构安排 |
第2章 九字腔掺铒光纤激光器的实验研究 |
2.1 引言 |
2.2 锁模激光器的原理及特性 |
2.3 掺铒光纤飞秒激光器的被动锁模技术 |
2.3.1 非线性偏振旋转锁模 |
2.3.2 半导体可饱和吸收镜锁模 |
2.3.3 非线性放大环形镜锁模 |
2.4 九字腔掺铒光纤激光器 |
2.4.1 基于干涉环路的光纤脉冲激光器 |
2.4.2 NALM环的工作原理 |
2.4.3 光学非互易相移器 |
2.5 九字腔掺铒光纤飞秒激光器的实验研究 |
2.5.1 实验系统的结构 |
2.5.2 实验结果 |
2.6 本章小结 |
第3章 光梳重复频率及载波包络相移频率的探测和稳定 |
3.1 引言 |
3.2 光学频率梳稳频概述 |
3.2.1 频率参考源 |
3.2.2 频率稳定度的评估方法 |
3.3 光梳稳频的关键技术 |
3.3.1 光梳重复频率控制的执行器件 |
3.3.2 光梳载波包络相移频率的探测方法 |
3.4 光梳频率稳定的实验研究 |
3.4.1 光梳重复频率的稳频结果 |
3.4.2 光梳载波包络相移频率的稳频结果 |
3.5 本章小结 |
第4章 用于光梳腔衰荡光谱测量的多目标光谱转移实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 光梳在光谱测量中的应用 |
4.3 光纤中飞秒脉冲传输的理论基础 |
4.3.1 光纤中的色散 |
4.3.2 光纤中的非线性效应 |
4.3.3 飞秒脉冲在光纤中的传输模型 |
4.4 飞秒脉冲的放大和压缩技术 |
4.5 超连续谱概述 |
4.6 用于光梳腔衰荡光谱测量的五路光谱转移实验研究 |
4.7 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 论文的主要内容与成果 |
5.2 论文主要创新点 |
5.3 进一步研究展望 |
附录A 附录 |
A.1 研制中的九字腔掺铒光纤飞秒光梳与多目标光谱转移模块 |
A.2 封装后的九字腔掺铒光纤飞秒光梳与多目标光谱转移模块 |
参考文献 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
致谢 |
(10)被动锁模掺镱光纤激光器及波长调谐特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 超短脉冲激光器的研究背景及现状 |
1.2.1 基于纳米材料锁模光纤激光器的研究现状 |
1.2.2 基于非线性偏振演化技术锁模光纤激光器的研究现状 |
1.3 锁模光纤激光器的分类与脉冲形成的机制 |
1.3.1 光纤激光器中实现锁模的机制 |
1.3.2 锁模光纤激光器中脉冲形成的机制 |
1.4 掺镱光纤激光器的特点 |
1.5 本论文的研究目的以及内容安排 |
第二章 超短脉冲在光纤中传输的基本理论 |
2.1 光纤中脉冲的传输特性 |
2.1.1 光纤中的色散效应 |
2.1.2 光纤中的非线性效应 |
2.2 光纤中脉冲的传输方程 |
2.3 数值模拟方法 |
2.4 掺镱锁模光纤激光器的数值模拟 |
2.5 本章小结 |
第三章 单壁碳纳米管掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
3.1 碳纳米管作为可饱和吸收体的研究进展 |
3.2 单壁碳纳米管可饱和吸收体的制备以及性能表征 |
3.3 皮秒单壁碳纳米管掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
3.3.1 实验装置 |
3.3.2 实验结果与讨论 |
3.4 飞秒单壁碳纳米管掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
3.4.1 光纤激光器中常用的色散补偿技术 |
3.4.2 实验装置 |
3.4.3 实验结果与讨论 |
3.5 本章小结 |
第四章 波长可调谐掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
4.1 常用的波长调谐技术 |
4.2 反射式光栅波长调谐技术 |
4.3 波长可调谐掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
4.3.1 实验装置 |
4.3.2 实验结果与讨论 |
4.4 本章小结 |
第五章 新型非线性偏振演化掺镱锁模光纤激光器的研究 |
5.1 新型非线性偏振演化锁模技术的理论分析 |
5.2 传统非线性偏振演化掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
5.2.1 实验装置 |
5.2.2 实验结果与讨论 |
5.3 新型非线性偏振演化锁模光纤激光器的实验研究 |
5.3.1 实验装置 |
5.3.2 实验结果与讨论 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究工作总结 |
6.2 本论文的创新点 |
6.3 存在的问题和后续工作计划 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
四、掺钛宝石激光器产生17fs未压缩脉冲(论文参考文献)
- [1]飞秒激光脉内自差频产生中红外激光研究进展[J]. 王庆,漆磊,王润雨,李岩. 激光与光电子学进展, 2021(17)
- [2]高功率克尔透镜锁模掺镱全固态激光器研究进展(特邀)[J]. 田文龙,徐瑞,朱江峰,魏志义. 光子学报, 2021(08)
- [3]非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究[D]. 王羡之. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021
- [4]超快激光脉冲压缩、波长扩展及对比度提升的研究[D]. 宋贾俊. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021
- [5]高重复频率高次谐波驱动源技术[J]. 王阁阳,吕仁冲,许思源,刘寒,田文龙,张大成,赵昆,朱江峰,魏志义. 科学通报, 2021(08)
- [6]超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究[D]. 蒋建旺. 西安电子科技大学, 2020
- [7]新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究[D]. 董璐璐. 山东科技大学, 2020
- [8]九字腔全保偏掺铒光纤光梳及多目标光谱转移[D]. 宁凯. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2020(03)
- [9]极紫外飞秒光学频率梳的产生与研究进展[J]. 郑立,刘寒,汪会波,王阁阳,蒋建旺,韩海年,朱江峰,魏志义. 物理学报, 2020(22)
- [10]被动锁模掺镱光纤激光器及波长调谐特性研究[D]. 郭鸿宇. 西北大学, 2020(01)