圆偏振周期量级红外激光脉冲驱动产生太赫兹辐射

研究了周期量级的圆偏振激光在空气中成丝产生太赫兹辐射的偏振特性。将中心波长1.8μm、脉宽8.6fs的圆偏振红外激光脉冲聚焦到空气中,形成等离子体细丝,产生太赫兹辐射。通过测量太赫兹辐射的偏振状态,和偏振方向与驱动激光载波-包络相位的关系,发展太赫兹波偏振控制的方法。实验结果表明,太赫兹辐射为椭圆偏振,而且偏振平面随着驱动激光载波-包络相位的变化而转动。这对太赫兹波的偏振控制有重要意义,并为周期量级激光载波-包络相位的测量提供了新方法。

周期量级激光脉冲在不同密度的原子介质中传播行为的比较(英文)

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究了周期量级超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中的传播行为并与在相应的稀疏介质中的情况进行了比较.我们发现,在传播过程中,超短脉冲在稠密介质中的时间演化规律与在稀疏介质中明显不同,而且这种差别将随初始脉冲面积的增大而加大.当初始脉冲面积较小时,在传播过程中,脉冲形状在稀疏介质中只有小的改变而在稠密介质中却有显著的变化.当初始脉冲面积足够大时,在稠密介质中在不同的传播距离处脉冲分裂为不同数量和形状的亚脉冲;在稀疏介质中脉冲形状在传播过程中仍然只有小的改变。产生以上差别的原因在于稠密原子介质中近偶极-偶极(NDD)相互作用导致的局域场修正(LFC)及比稀疏原子介质更强的极化电场的影响.其中,更强的极化电场的影响起着主要的作用,但局域场修正的作用也不能忽略,而极化电场的增强是由于原子密度的增加.

周期量级激光脉冲中里德堡原子光电离的不对称性

采用全量子非微扰散射理论，研究了周期量级微波频率激光脉冲中高激发里德堡态铷原子光电离的不对称现象。发现了光电子角分布的不对称性，这一不对称性由电离过程中不同跃迁通道之间的干涉引起。讨论了光电子角分布的不对称性对载波一包络（Carrier—envelope，CE）相位、脉冲宽度及光电子能量的依赖性，发现光电子角分布的不对称性随CE相位、脉冲宽度及光电子能量的变化有显著变化。这一研究证实了最近的实验观测，为微波频率光学范畴内CE相位的测量及光电子角分布的控制提供了一种有效的方法。

周期量级激光脉冲作用下原子电离不对称性研究(英文)

应用不对称性参量对周期量级强激光脉冲下原子电离分布的反演不对称性进行了定量分析.采用非微扰的散射理论解析方法和三个激光模式模拟超短脉冲,研究不对称性参量随激光强度、包络位相和脉冲宽度的变化.计算表明,这种不对称性是随着波包的绝对位相以正弦形式变化而变化,其最大不对称程度依赖于脉冲强度和脉冲宽度.随着激光强度的提高,不对称性参量是先降低到最小值然后增加.对脉冲宽度相对长、有几个周期量级的高强度激光,其不对称性具有显著的特点.因此,提高脉冲强度有助于对包络绝对位相变化的观察.

基于铌酸锂晶体的电光取样探测技术在近红外波段的频率响应和应用分析

电光取样探测(Electro-Optic Sampling,EOS)技术常用于探测宽带太赫兹辐射的电场时域波形,随后也被用于探测近红外-中红外波段的少周期激光脉冲电场波形。该技术中电光晶体的性能直接影响其探测的性能和频率响应带宽。研究了基于铌酸锂晶体的EOS技术在近红外波段的频率响应特征和带宽,并详细分析了该技术在探测近红外少周期激光脉冲中的应用,特别是探测过程中引起的少周期激光脉冲的畸变规律(包括其中心频率和带宽的变化规律)。经研究发现,在波长为900~2500 nm的近红外波段内,该技术对含有1.5个振荡周期的少周期脉冲产生的测量误差依赖于晶体厚度和待测的激光波长。当晶体厚度为10 m时,产生的带宽和中心频率偏差在1%以内;当晶体厚度为100 m时,产生的带宽最大偏差为25%,中心频率最大偏差为10%。对于含有2.5个振荡周期的少周期脉冲,产生的带宽和中心频率偏差明显减小。本文为实验中采用铌酸锂晶体EOS技术测量近红外波段少周期激光脉冲的电场波形提供了很好的理论参考。

V型原子介质中周期量级脉冲激光传输特性对载波包络相位的依赖性

通过求解Maxwell-Bloch方程,研究了稠密的V型三能级原子介质中,载波包络相位(CEP)对周期量级脉冲激光的传输特性及频谱特性的影响。结果表明:对于大面积的脉冲,周期量级激光脉冲的载波和相应的光谱对CEP具有很强的敏感性。CEP的大小可以影响脉冲振幅大小、传播速度快慢及脉冲的分裂。另外,其它条件一定CEP不同时,由于相干效应的不同,脉冲频谱受到CEP的影响,但不足以引起高频成分的显著变化。当=0时,可得到频谱更宽、连续性更好的超连续谱。

基于BBO晶体的电光取样探测技术在近红外少周期激光脉冲探测中的应用

基于数值计算研究了β相偏硼酸钡(即β-BaB_(2)O_(4),BBO)晶体在近红外波段的电光取样探测技术的频率响应,分析了基于不同厚度的BBO晶体电光取样探测技术探测近红外少周期激光脉冲过程中引起的脉冲畸变,包括中心频率的频移和带宽的变化,并给出0.9~2.1μm范围内激光脉冲带宽改变量和中心波长改变量与晶体厚度的具体关系。结果表明,当晶体厚度为10μm时经电光取样探测的少周期激光脉冲的带宽和中心波长改变量均在0.1%以内;增大晶体厚度,则二者改变量增大;当晶体厚度为200μm时,探测的带宽变窄20%,中心波长改变量在6%以内。本文结果可以为扩展电光取样探测技术到近红外波段提供理论参考,也为强场物理中少周期激光脉冲的探测和定标提供一定的帮助。

周期量级强激光场中电子振荡所导致的辐射的空间分布特性

采用单电子模型,通过理论分析和计算机模拟,研究了线偏振周期量级强激光脉冲作用下电子的相对论运动及其辐射的空间分布特性,研究发现对周期量级的强激光脉冲,其初始位相对电子的相对论运动及其辐射的空间分布特性影响非常显著。

载波-包络相位稳定的周期量级近红外超短脉冲激光系统

利用光参量放大过程输出的闲置光载波-包络相位(CEP)被动稳定的特点,搭建了三级光参量放大(OPA)系统,获得了CEP稳定的近红外高能量超短激光脉冲(1.4mJ/40fs/1kHz@1.8μm),其CEP抖动为516mrad(rms).经空心光纤展宽光谱和块体材料补偿色散,激光脉宽最终可被压缩至小于两个光学周期(<12fs),脉冲能量达到0.54mJ.该系统为单个阿秒脉冲的产生和其他高次谐波实验提供了优质的光源.

周期量级激光脉冲驱动下非次序双电离的三维经典系综模拟

利用三维经典系综模型研究了周期量级激光脉冲驱动的氩原子非次序双电离,所得结果表明,Ar2+离子的纵向动量分布与载波包络相位有很强的依赖关系,随载波包络相位φ的增加,具有不对称双峰结构的离子纵向动量分布重心从负动量转移到正动量,并且φ每改变π时Ar2+离子的纵向动量呈现相反的分布.在重碰撞过程中核与电子之间的库仑势发生变化后,计算得到的Ar2+离子纵向动量分布随载波包络相位的变化与实验结果定量上一致.

周期量级激光脉冲的Thomson散射

用经典辐射理论对线偏振周期量级激光脉冲的线性Thomson散射进行分析,从理论上得到它可产生亚阿秒脉冲的结论.计算显示,在电子相对论因子为50、激光脉冲中心波长为1μm、归一化光场强度为0·01的情况下,用包含1·5个光周期的激光脉冲,可获得0·2as(半高全宽)的散射脉冲输出.还对光场载波包络初相ce和电子进入光场的初相in对散射脉冲的影响作了分析讨论,结果表明,在适当的ce和in条件下,能实现单个阿秒脉冲输出,并可对脉冲宽度和频率进行调谐.

周期量级超短激光脉冲作用下导带电子的光吸收与碰撞电离

激光照射下光学材料的损伤过程中,导带电子的加热和碰撞电离是非常重要的过程,影响着导带电子的产生、晶格能量的沉积和破坏.分析了Drude模型的局限性,从经典力学出发求解了周期量级激光场中导带电子的运动方程,计算了导带电子的光吸收和碰撞电离,分析了激光强度、载波相位等对碰撞电离的影响.

1μm 周期量级超快激光器研究进展

1μm波段超快激光器在材料表面改性、材料微加工等有着广泛的应用前景。激光振荡和放大技术能增强谐振腔的模式选择能力,激光增益和补偿器件可以提高激光峰值功率,进一步减小输出激光的脉冲宽度。主要概述了1μm波段周期量级的超快激光振荡器(纯被动锁模、孤子锁模、克尔透镜锁模)、超快激光放大器(啁啾脉冲放大、脉冲整形、非线性压缩技术),以及1μm超快激光器的调控器件与系统(激光增益介质、色散调控器件、高阶横模产生以及超快激光智能化控制)的最新研究进展。最后展望了1μm周期量级超快激光器的发展前景和趋势。

太赫兹波相干探测的物理机制研究

通过探测经周期量级激光脉冲激励所产生的气体等离子体荧光辐射增强现象,研究了太赫兹波相干探测的物理过程。结果表明,太赫兹场同周期量级激光脉冲载波-包络相位改变π前后相应的荧光辐射增强量的差值成正比,最佳探测条件可表达为ETHz∝ΔI(φ=π)-ΔI(φ=0)。

双色激光场中极端远紫外超连续谱相干辐射产生

通过脉宽为周期量级的超快强场激光脉冲与惰性气体原子的极端非线性相互作用,能够产生单个的阿秒量级的极端远紫外光脉冲。然而,现有的周期量级的激光脉冲的最短脉宽仍在两个光周期左右,尚不足以支持产生脉宽短于100as的单个极端远紫外脉冲。文章作者首次提出通过在一个周期量级(如6fs)激光脉冲上再叠加一个强度较弱但相对位相精确控制的二倍频激光,能够直接实现单个的65as光脉冲。如进一步经过位相补偿,将有望产生一个脉宽仅为23as的单脉冲,从而将阿秒光脉冲的时间宽度推进到短于一个原子时间单位。

采用啁啾反射镜色散补偿的7fs掺钛蓝宝石激光振荡器

通过对钛宝石激光晶体及空气色散的计算分析,仅采用四镜腔结构的啁啾镜色散补偿激光振荡器,在3.1W的抽运功率下,直接产生了平均功率340mW,最短脉宽小于7 fs的周期量级脉冲输出.该激光的重复率为173MHz,中心波长约791 nm,光谱全宽覆盖了从600～900nm的范围.这是目前国际上所能获得亚10 fs激光脉冲的最简化腔型结构.

1.1GHz亚10fs掺钛蓝宝石激光振荡器

通过对腔内元件进行色散分析,在啁啾镜色散补偿技术的基础上,采用四镜环形腔结构,在功率为7W的连续532nm激光抽运下,成功实现了脉冲宽度小于10fs的超短激光脉冲的输出,脉冲重复频率可达到1.1GHz,通过未镀膜的尖劈耦合输出的脉冲平均输出功率为30mW,光谱全宽覆盖了670～920nm波段的超宽带光谱.