500nm带宽啁啾镜对的设计与应用

设计了中心波长在825nm、有效带宽在600nm^1100nm的超宽带啁啾镜对,色散补偿量目标值为-100fs2。配对设计的啁啾镜对有效抑制了单个啁啾镜的色散振荡,啁啾镜对色散振荡幅度的最大值为±50fs2,用设计制作的啁啾镜对进行色散补偿,用频率分辨光学开关测量装置对脉冲进行测量。将10.3fs的超短脉冲通过0.5mm厚的LBO晶体,色散效应导致脉冲展宽,半峰值处的全宽度为39.6fs,实验结果表明,经过啁啾镜对一次色散补偿后的脉冲形状,半峰值处得全宽度为11.6fs;脉冲经过2次补偿后,脉冲被压缩到10.7fs。

宽带啁啾镜对的设计和制备

设计了中心波长800 nm带宽约500 nm的啁啾镜对,在550—1050 nm波长范围内提供约60 fs2群延迟色散(group delay dispersion,GDD),通过啁啾镜对的形式使GDD振荡波纹由单个啁啾镜的±100 fs2减小到±20 fs2.采用双射频离子束溅射方法进行制备,用白光干涉仪进行色散性能测试,从测试结果可以看出,制备的啁啾镜的反射率、GDD性能和设计值符合得比较好.制备出的550—1050 nm超宽带啁啾镜对在钛宝石激光器腔外进行色散补偿,原输入脉冲由24—27 fs压缩到12 fs,这是国产超宽带啁啾镜对的首次应用.

飞秒激光器中超宽带色散补偿啁啾镜对的设计

根据设计目标和制备要求,以双啁啾作为啁啾镜膜系初始结构设计方法,详细分析了双啁啾调制系数以及双啁啾层数对啁啾镜反射特性和色散特性的影响,确立了两者之间的最佳取值组合.利用分析结果设计了单个啁啾镜,并实现了啁啾镜的配对设计,获得了600-1050 nm范围内反射率大于99.5%,平均群延迟色散-40 fs^2,振荡小于土20 fs^2的啁啾镜对,满足了钛宝石飞秒激光系统的色散补偿要求.

基于可调谐静电啁啾镜的电子脉冲压缩技术

分析了基于双级反射静电系统的电子脉冲压缩技术方法。类比于光子脉冲压缩用多层介质啁啾镜,将该静电系统称为可调谐静电啁啾镜:根据静电啁啾镜电气结构参数的设置,入射电子脉冲在系统中U形反射运动飞行时间与其初始轴向能量具有相应不同的色散关系,也即正负啁啾特性。讨论了该啁啾镜正负啁啾属性的可调谐性及脉冲压缩技术细节,并给出了计算实例。

基于多层膜系传输矩阵理论的双啁啾镜设计与实验

把光在多层膜中传输的矩阵理论应用于双啁啾镜的设计。理论分析结果表明设计的双啁啾镜可以对波长从600 nm到1 100 nm波段范围的色散进行补偿,每次可以实现-100 fs2的色散补偿量,而且双啁啾镜可以有效降低单镜色散补偿中的寄生振荡。用设计制造的双啁啾镜进行了实验测试,用双啁啾镜对畸变脉冲进行色散补偿,实验结果表明:经过两次色散补偿可以将脉冲还原至初始状态,而过量的负色散又将脉冲重新展宽。

飞秒激光作用下啁啾镜膜层内损伤相关动力学

光学元器件的激光损伤问题,一直以来都困扰着超强超短激光系统的进一步发展。飞秒激光领域,激光脉冲引起的光学器件损伤主要由材料的本征特性决定。光学材料内的多光子电离、雪崩电离、导带电子弛豫等一系列非线性过程,与材料的激光损伤过程密切相关。利用泵浦探测技术,采用中心波长为800 nm,重复频率1 k Hz的飞秒激光脉冲,对Nb2O5/Si O2啁啾镜介质膜的内部与飞秒激光损伤相关的超快动力学进行了研究。发现强的泵浦光脉冲辐照结束后飞秒乃至几十皮秒的范围内,啁啾镜对探测光的反射率有一定程度的下降。反射率降低的主要原因是泵浦光在介质膜的Nb2O5层内激发的大量的自由电子对探测光吸收所致,且该过程对激光诱导损伤过程起主导作用。通过反射率的变化,对其介质膜内导带电子弛豫过程进行探究,测定得到其衰减寿命,分别为1.31、6.88、22.34 ps。

全啁啾镜色散补偿的亚8 fs钛宝石激光器

报道了一种基于全啁啾镜腔内色散补偿的、可长期稳定运行的亚8 fs钛宝石激光器.在4 W绿光抽运下,可获得300 mW、86 MHz脉冲输出.腔内用于色散补偿的两对啁啾镜是国内自主设计自行镀膜的,其对色散的精确控制可以在腔内不加尖劈对的情况下获得半宽超过150 nm超宽带输出.利用腔外色散补偿,脉冲宽度被压缩至7.9 fs,这是目前采用国产啁啾镜获得的最短脉宽,也是无尖劈对谐振腔获得的最短脉宽.同时,利用电路系统提供实时反馈调节,可保证钛宝石激光器长期稳定运行,24 h内功率抖动约0.6%.

宽带啁啾镜的制备及其损伤特性研究

基于损伤特性、应力特性较好的电子束蒸发技术,制备了Ta2O5/SiO2和HfO2/SiO2两种带宽不同、电场分布不同的啁啾镜,利用中心波长为1030nm,脉宽为350fs的激光脉冲对两种样品进行了损伤测试。实验结果表明:材料特性及电场分布是影响啁啾镜损伤阈值的主要因素,通过膜系设计降低电场分布可以制备带宽更宽、损伤阈值与HfO2/SiO2啁啾镜相近的Ta2O5/SiO2啁啾镜。利用基于导带电子数密度的理论模型对此现象进行了解释,同时对啁啾镜的损伤形貌进行了观测、分析。

飞秒脉冲在啁啾膜中传输模拟及场分布分析

推导得出了超短脉冲的群延时(GD)、群速度色散(GDD)与脉冲时域波形之间的解析关系。通过电磁波时域有限差分算法(FDTD)及频域傅里叶变换两种方法模拟了fs脉冲在薄膜中传输的动态过程。结合超短脉冲对薄膜损伤的特点,分析了短脉冲对不同啁啾膜系中的场分布区别,以及其与长脉冲所形成的驻波场的区别,同时分析了其对损伤的影响。

多周期双啁啾镜结构的空间解波分复用器

以穿透深度依赖于入射波长的基本双啁啾结构为基础 ,通过对其中的布拉格膜对进行“周期重复”的方法来提高空间线性侧向位移 ,从而实现不同波长的入射光的空间分离 ,用于高集成度的薄膜空间解波分复用器件的设计 .比较了总层数相同的直接双啁啾结构和重复周期为n倍的改进结构 ,发现后者在理论设计更具有应用优势 ,同时在实验制作上有更高的容差性 .对空间色散特性曲线在周期重复数较大。

基于啁啾镜色散补偿技术的超宽带飞秒激光脉冲

在精确计算包括空气在内的钛蓝宝石激光器腔内色散的基础上,通过合理选取啁啾反射镜,直接用简单的四镜腔结构获得了光谱覆盖540—1030nm波段的超连续激光光谱.进一步探讨分析了实现超过一个倍频程光谱宽度的有关物理与技术.

用于飞秒脉冲激光腔内的啁啾镜的优化设计

介绍了啁啾镜的基本原理和优化设计思想 ,阐述了优化设计的基本过程 ,并通过计算机优化计算了啁啾镜设计。具体分析了影响啁啾镜色散补偿特性的几个主要因素 ,如色散量、色散带宽、膜层数以及膜层的厚度变化对啁啾镜光学特性造成的影响。

基于国产啁啾镜色散补偿的近10fs钛宝石激光器锁模特性的研究

报道了一种基于国产非成对设计的啁啾镜作为腔内色散补偿的钛宝石激光器,在93.7 MHz的重复频率下,得到了平均功率为120 mW的稳定的锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,得到了最窄9.7 fs的脉冲宽度。通过调节腔内光楔的插入量,研究了锁模光谱与自相关曲线随腔内净色散的演化过程。基于非线性薛定谔方程的分步傅里叶算法对激光器建立了数值模型,数值模拟的参数选取均与实验中完全一致,利用10阶泰勒展开模拟啁啾镜的色散曲线振荡,获得了谐振腔零色散点附近锁模的动力学过程,并分析了啁啾镜的高阶色散对脉冲宽度压缩的限制。

啁啾镜与棱镜对混合色散补偿产生8fs光脉冲

利用宽带啁啾镜(CM)与熔石英棱镜对结合优化色散补偿,从掺Ti蓝宝石振荡器中获得具有带宽大于100nm、光谱结构光滑的亚4个光学周期脉冲。该激光器输出脉冲的中心波长在780nm处,最短脉冲宽度为8fs,最宽的光谱半宽度为180nm。在3.5W泵浦下,输出功率为280mW。更重要的是该激光器能够稳定地运转在“马鞍型”的光谱状态,这对于作为啁啾脉冲放大器种子激光源,克服放大过程的“增益窄化”效应有实际意义。

双啁啾介质镜的设计与分析

从双啁啾膜系原理出发 ,经过自行编制的软件优化计算 ,得到了由 5 4层介质膜组成的具有色散补偿功能的宽带高反镜 ,高反射率 (大于 99 9%)带宽宽达 12 0nm ,群延迟色散量为 - 5 0fs2 。对基于耦合模理论和传输线理论的双啁啾镜的原理和设计思路进行了分析 ,并通过计算机模拟验证了设计结果 ,分析了膜系各参量的改变对膜系的反射率和时延特性的影响。另外 ,在优化计算过程中发现了一些值得注意的有用的规律。

啁啾镜的优化设计

激光腔内的色散补偿问题是获得窄脉冲的关键,所以色散补偿元件的选择非常重要.传统的色散补偿元件棱镜对可以对二阶色散(群延迟色散)进行较好的补偿,但对高阶色散的补偿却无能为力.本文介绍了色散补偿元件啁啾镜的基本原理和优化设计思想,阐述了优化设计的基本过程,并根据激光腔内增益介质的实际色散情况,通过计算机模拟进行了相应啁啾镜设计的优化计算,以期保证啁啾镜在更宽的波段范围内能够获得相对较为稳定的色散补偿,尤其是对高阶色散的补偿.通过优化计算结果具体分析了影响啁啾镜色散补偿特性的几个重要因素,如色散量、色散带宽、膜层数以及单一膜层的厚度变化等对啁啾镜光学特性造成的影响都比较大.其中色散量的控制和色散带宽的选择是其中最重要的优化设计指标.(OB22)

钛宝石激光器9.5fs脉冲输出中的啁啾镜色散补偿

根据钛宝石激光器的要求,实验设计了中心波长800nm带宽200nm的啁啾镜,在700-900nm波长范围内提供约-60fs2群延迟色散(group delay dispersion,GDD).采用双射频离子束溅射方法进行制备,用实验室搭建的白光干涉仪进行色散性能测试,从测试结果可以看出,制备的啁啾镜的性能和设计值符合得比较好.制备得到的非成对啁啾镜在钛宝石激光谐振腔中进行色散补偿,锁模后分别获得了12fs和9.5fs的激光脉冲输出.这是目前报道的使用国产啁啾镜获得的最短的飞秒激光脉冲输出.

超宽谱钛宝石飞秒激光器的研究进展

超宽谱钛宝石飞秒激光器的出现是近年来飞秒激光技术的重要进展之一。文章对近年来国际上出现的几种主要的钛宝石超宽谱飞秒激光器的原理、结构及优缺点进行了介绍,给出了其发展趋势。

输出13.5fs激光脉冲的非共线式光参量放大器

利用BBO晶体在 4 0 0nm的抽运光与信号光夹角为 3 7°时 ,可同时在可见光范围内很宽的光谱范围里实现相位匹配的特点 ,实现了在可见光范围内具有极宽输出光谱宽度的飞秒光学参量放大器 (OPA)的稳定运转 ,其输出脉冲能量大于 1 5 μJ,转换效率超过 15 % .并且在仅采用啁啾镜作为脉冲压缩器的情况下 ,获得了输出脉冲宽度为 13 5fs的极窄光脉冲 ,其脉冲宽度压缩比高达 2

直接从钛宝石激光器获得超连续光谱

采用啁啾镜和棱镜对相结合补偿色散的方法在自调Q自锁模钛宝石激光器腔内直接产生了超过一个倍频程的超连续光谱 ,光谱范围从 4 6 0nm到 10 0 0nm ;这是飞秒激光器输出光谱在短波波段第一次突破 5 0 0nm .这将使得脉冲的载波包络偏移频率的测量装置得到大大简化 。