超短脉冲激光系统中用于光谱整形和群延迟控制的可编程声光色散滤波器

介绍了一种利用声光相互作用对超短脉冲激光系统中的增益窄化和群延迟色散等进行补偿的装置———可编程声光色散滤波器(AOPDF)。其基本思想最初由法国的P.Tournois提出,后来开发了商业化的产品Dazzler装置,并在世界其他国家的超短脉冲激光装置中得到了广泛的应用。本文从AOPDF的基本原理以及耦合波方程出发,旨在向读者全面地介绍AOPDF中声光相互作用的过程以及对群延迟的控制。

可编程声光色散滤波器在10 Hz飞秒再生放大系统中的应用

报道了在10 Hz飞秒再生放大超快激光系统中,运用可编程声光色散滤波器(AOPDF)对注入再生放大的种子光进行频谱整形和色散预补偿,使钛宝石激光系统输出光脉冲谱线半峰全宽由原来的38 nm展宽到66 nm,压缩后输出脉冲宽度从35 fs减小到20 fs。实验结果表明,利用可编程声光色散滤波器能够同时独立进行光谱整形和大范围内色散补偿的特性,可以有效抑制啁啾脉冲放大过程中存在的谱线增益窄化效应,补偿钛宝石激光系统中存在的残留色散。这为进一步研制小于20 fs,10 TW量级钛宝石激光系统奠定了基础。

声光可调谐滤波器及其在成像光谱仪上的应用

本文介绍了声光可调谐滤波器作为色散元件的原理,并着重对声光可调谐 滤波器在成像光谱仪上的应用进行了描述。

声光调制光谱相机的成像漂移

研究了基于声光可调滤波机理的光谱相机在成像时由声光晶体的色散而产生的图像漂移现象。利用色散补偿法和图像位移补偿法,理论计算并实验测量了声光可调滤波器(AOTF)在可见光(488～644 nm)波段内由晶体外衍射角所引起的图像漂移,并进行了优化实验。采用色散补偿法,调整入射光为准平行光,入射光波长为488～644 nm时,在晶体出射面添加0.6°的光楔,晶体外衍射角的变化量可由0.066 50°降低到0.004 2°,即图像漂移量由162.1μm降低到10.9μm;采用图像位移补偿法,不添加光楔,入射光波长为488～644 nm时,图像水平漂移量可从468μm降低到0.658μm,漂移量在一个像元内。实验表明:基于提出的两种方法可忽略成像漂移对图像的影响,有效提高了基于AOTF机理的光谱相机的成像分辨率。

声光可调滤光器及其在光谱分析方面的应用

描述了作为色散元件的声光可调滤光器（ＡＯＴＦ）的结构及滤光器的驱动频率ｆａ和衍射光波长λ０的调谐特性。着重对不同物质的吸收光谱进行了测试，测试结果表明，不同物质有其不同的吸收光谱，而吸收光谱可反映物质内部的许多信息。

基于TeO_2晶体的声光可调谐滤波器消色散设计

声光可调谐滤波器(AOTF)是一种新型的色散元件,被广泛应用到光谱成像领域,但由于其在调谐时,衍射角会随着波长的变化而变化,造成图像漂移。为了解决AOTF光谱相机晶体色散引起的图像漂移问题,采用了在晶体出射面外添加棱镜的方法。通过分析晶体旋光性对介质外衍射角的影响,比较发现当入射光极角很大时,必须考虑晶体的旋光性对介质外衍射角的影响,在此基础之上分析棱镜偏折角与棱镜顶角和材料的关系,当入射光极角为28°时,添加顶角为10.1°的棱镜可得到0.0007°的消色散偏差。由此说明,在光路中添加材料和顶角合适的棱镜,可以很好地消除AOTF光谱相机中晶体的色散。

一种基于集成光学声光作用的新型光谱分析仪特性分析

介绍了一种基于集成光学声光相互作用原理的集成光学光谱分析仪,与传统光栅光谱仪相比具有体积小,精度高的特点。在理论上分析了这种光谱仪的基本原理、色散本领和分辨本领。给出了实验测量装置原理图,并在试验中对He∶Ne激光器和多模半导体激光器输出光谱进行了测量,得到了理想的结果。

利用声波控制超短脉冲的色散

声光互作用器件声光可编程色散滤波器(AOPDF)是一种实时的色散补偿器件,它可用于飞秒啁啾脉冲放大系统。通过耦合模理论推导,得到了输出脉冲的群延迟与调制声波的频率、啁啾、带宽等参数的关系,并且对用2.5cm长的LiNbO3作为声光晶体的AOPDF补偿飞秒光脉冲的色散进行了数值模拟,得到了对中心波长为800mm的钛宝石飞秒激光色散补偿特性及所需声波的频率和啁啾参数。

声光学

TN65 2002032392单模光纤声光滤波器带宽特性的研究=Study ofbandwidth characteristics of AOTF based on singlemode fibers[刊,中]/厉群,刘小明,李佟,彭江得,周炳琨(清华大学电子工程系.北京(100084))//中国激光.-2001,28(9).-829-832研究了基于匹配包层(MC)、色散位移(DS)和色散补偿(DC)单模光纤的声光滤波器的带宽特性。研究结果表明利用具有比较强的波导色散的光纤可以实现窄带声光滤波器。TN65 2002032393锗声光调制器内热特性研究=Study of internal thermalproperty of Ge acousto-optic modulators[刊,

单模光纤声光滤波器带宽特性的研究

研究了基于匹配包层 (MC)、色散位移 (DS)和色散补偿 (DC)单模光纤的声光滤波器的带宽特性。研究结果表明利用具有比较强的波导色散的光纤可以实现窄带声光滤波器。为了描述光纤的色散特性与滤波器带宽的关系 ,定义了一个新的表征光纤色散特性的参数 N并提出了通过测量光纤声光滤波器峰值波长调谐度来测量色散参数N的新方法。采用商用DC光纤在实验上实现了带宽为 0 5 5nm的半高全宽 (FWHM)全光纤声光滤波器。

空气中激光等离子体通道的三次谐波光谱特性研究

对不同条件下强激光在空气中形成等离子体通道的三次谐波光谱特性进行了研究。单脉冲能量12mJ,脉宽30 fs,重复频率10 Hz,中心波长795 nm的飞秒激光脉冲经0.5 m焦距的凹面镜聚焦,在空气中形成了等离子体通道,并在前向观测到谱线半峰全宽(FWHM)为15 nm的三次谐波。随着脉冲啁啾的变化,三次谐波的光谱出现红移或兰移,当激光脉冲附带+1.3×105fs2的二阶色散时,三次谐波谱线红移且谱峰强度增长了两倍。同时,通过改变可编程声光色散滤波器(AOPDF)光谱调制的位置(Hole position),三次谐波的光谱也发生频移。

100 TW级超短超强钛宝石激光装置

介绍了基于啁啾脉冲放大(CPA)技术的100 TW级钛宝石激光装置SILEX-I。SILEX-I装置主要包括飞秒振荡器、Offner展宽器、多级放大器、以及对应的脉冲压缩器和靶室等。该装置可以输出5,30,100TW级3个功率段,并分别配套相应的靶室系统,可以满足多种物理实验的需求。目前该装置的末级输出峰值功率达到286 TW,脉宽29.8 fs,靶面聚焦功率密度达到3.36×1020W/cm2。

可见/近红外实时成像光谱仪控制系统设计

针对高光谱成像需求,设计了一套可见/近红外实时成像光谱仪。光谱仪基于声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)分光器件进行设计,光谱带宽为1.3μm,其中可见光相机工作在400~1000 nm波段,近红外相机工作在1000~1700 nm波段。光谱仪控制系统以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为核心处理单元,使用Cameralink接口采集相机数据,使用RS422串口对AOTF进行频率控制,通过AOTF同步信号与相机外触发信号相结合,实现了连续图像与多波长循环采集的一一对应,图像数据最后经过USB3.0接口传输到上位机进行实时显示。经外场测试,光谱仪成像质量良好,系统工作稳定,针对1024×1024分辨率图像,图像实时传输速率最高可达120 frame/s,满足设计要求。在实际工程应用中,该控制系统接口丰富,且可靠性高、灵活性好,具有较强的可扩展性。

高功率超短脉冲激光系统中用AOPDF实现增益窄化补偿的实验研究

超短脉冲激光系统中,足够宽的带宽是获得超短脉冲的先决条件.高增益放大器,特别是再生放大器的增益窄化效应严重制约着输出激光脉冲的时间特性.将可编程声光色散滤波器(AOPDF)应用到高功率激光系统中,能有效地克服增益窄化效应.实验表明,再生放大器的光谱宽度由未应用前的27nm增加到了44nm,压缩脉冲的宽度减小了一半,从而也使峰值功率提高了一倍.