高斯型光谱设计在飞秒激光放大器中消除增益窄化效应的研究

本文主要从增益窄化效应入手 ,通过理论分析并结合数据模拟说明了高斯型光谱设计在消除增益窄化效应方面的重要作用 ,导出了确定调制参量的较为适用的关系式 ,为实际的实验系统提供了一种可行的设计依据 .

基于光子晶体光纤飞秒激光放大器的微纳加工系统

以掺镱大模面积光子晶体光纤(PCF)飞秒激光放大器为光源组建了一套结构紧凑且运行稳定的飞秒激光微纳加工系统,中心波长为1040 nm,重复频率50 MHz,最大平均功率16 W,光栅压缩后脉冲宽度85 fs。利用该套系统在硅片、金属薄膜(Cr膜、Al膜)上演示了微图案的刻划,并与采用重复频率1 kHz的固体钛宝石飞秒激光放大器的加工结果进行对比,发现利用新组建的加工系统进行微纳加工,由于单脉冲能量较小且便于调节,使得刻划微图案时边缘加工效果更容易控制,且避免了加工过程中未加工区域受到的污染,保护了制作衬底。显示了该套系统高重复频率和高平均功率的特性及其在改善微纳加工效果及明显提高加工效率方面的优势。

光子晶体光纤飞秒激光放大器抽运方式的研究

对不同抽运方式下光子晶体光纤飞秒脉冲放大器中的脉冲演变过程进行了数值模拟和实验验证。在数值模拟上,采用了速率方程和非线性薛定谔方程相结合的理论模型;该模型考虑到端面抽运引起光纤中的非均匀增益分布、群速度色散和自相位调制三者之间的相互作用。模拟结果表明,相比于前向抽运放大方式,采用背向抽运放大方式不仅输出功率高,而且放大脉冲具有更窄的时域和光谱宽度,即较小的时间带宽积和更少的非线性积累。在验证实验上,搭建了基于前向和背向抽运方式的光子晶体光纤飞秒激光放大器;获得的实验结果与数值模拟结论一致,并对放大脉冲演变过程的物理机制进行了讨论。

采用光谱展宽技术的钛宝石飞秒激光放大器

报道了飞秒激光啁啾脉冲放大器中的激光脉冲光谱展宽技术 ,实验中使用了几种光谱展宽元件 ,结果表明使用激光光谱展宽元件能有效地将飞秒激光脉冲光谱展宽 ,抑制了飞秒激光放大器中常见的激光脉冲光谱增益窄化现象 ,从飞秒放大系统的振荡级输出 2 8fs种子脉冲 ,放大后得到了重复频率为 10Hz、峰值功率 1.6TW、脉冲宽度 37.

多通式飞秒激光放大系统的理论研究

建立了多通式飞秒激光放大系统动力学过程的物理模型,该模型对其动力学过程中能量积累和能量抽取两个阶段的物理过程进行了理论描述,并结合具体的实验进行了数值模拟,获得了多通式飞秒激光放大过程中飞秒光脉冲能量、波形与各个参数之间的关系.与实验结果进行了比较,取得了较为一致的结果.

高功率、高质量全保偏光纤飞秒激光放大系统

利用普通大模场面积掺镱保偏双包层光纤作为增益介质,采用啁啾脉冲放大技术搭建了全保偏光纤飞秒激光放大系统。由于全保偏光纤结构,系统具有较高的集成度和长期稳定性。将系统中积累的三阶色散与放大过程中引入的非线性啁啾相互补偿,通过控制展宽光纤的长度,优化了压缩后脉冲质量和宽度。同时分析了周期性光谱调制对放大输出的影响,通过优化保偏(2+1)×1光纤合束器的制作工艺,解决了其引起的周期性光谱调制问题,最终获得重复频率为111MHz,压缩后输出平均功率为9W,对应脉宽为260fs,单脉冲能量为81nJ,保偏比为13dB的高质量飞秒激光脉冲输出。

基于三阶色散补偿的光纤飞秒激光放大系统

采用光纤啁啾脉冲放大技术,搭建了基于负三阶色散补偿的高功率、高脉冲质量全光纤飞秒激光放大系统。利用保偏大模场双包层掺镱光纤作为增益介质,负三阶色散光纤和普通保偏单模光纤作为混合型光纤展宽器,在实现时域展宽的同时,对放大系统中的正三阶色散进行预补偿,从而获得高质量、高功率的激光脉冲输出。在实验中使用混合展宽器和1200line·mm-1光栅对作为压缩器,使系统的净三阶色散量趋近于零,最终获得了重复频率为111 MHz,放大后输出平均功率为8.5 W,中心波长为1035nm,去啁啾后脉冲宽度为217fs的高脉冲质量飞秒激光输出。

小型飞秒激光脉冲放大器

在放大器谐振腔内插入一对棱镜 ,使飞秒脉冲信号边放大 ,边展宽。既防止了强光的自聚焦效应 ,又减小了整个放大器占用空间。输出光再经过另一对棱镜压缩 ,得到的脉宽小于 10 0fs,重复率 10kHz,平均功率达到0 .2W。

光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统的耦合动力学过程研究

构建了掺镱大模场面积单偏振光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统.讨论了腔内净色散量和抽运功率对振荡级输出参数的影响和振荡级参数对放大级输出参数的影响.在本实验条件下,当腔内净色散量取较大负色散时,振荡级直接输出的脉冲更宽,且携带更少的啁啾.当振荡级抽运4.53 W时,选择最接近变换极限的脉冲作为种子脉冲,放大级在60 W抽运时输出压缩后无基底的短脉冲,宽度为45.7 fs,平均功率28 W.振荡级抽运功率增加到5.08 W,放大级抽运70 W时,获得最高输出功率34.5 W,对应脉宽53.5 fs.

全光子晶体光纤单级直接放大产生34W高功率飞秒脉冲

构建了全保偏双包层掺镱大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)的单级飞秒激光直接放大系统。光子晶体光纤(PCF)振荡级采用孤子型锁模运转,放大级采用非线性放大技术。该系统获得的高功率飞秒脉冲输出平均功率为34W,脉冲宽度约为50fs,重复频率为42MHz,对应脉冲能量为0.8μJ,峰值功率为16.2MW。

飞秒脉冲放大器中色散的计算和评价方法

用光线追迹法论证了光栅 球面镜系统与普通的光栅对系统是一对相位共轭元件 ,并提出了光栅 球面镜系统色散的解析计算公式 ,以及对一个典型的放大系统做了模拟 .模拟结果表明 ,对于一个放大系统 ,存在一个最佳的材料色散 ,用它可以获得最大的无色散带宽 .

飞秒放大系统中振荡级自启动的动力学过程研究

利用低损耗宽带半导体可饱和吸收镜 (SESAM) ,实现了飞秒太瓦 ( 1 0 12 W)激光放大系统的自启动及其稳定运转 .研究了SESAM锁模自启动动力学过程及其由温度效应引起的波长位移现象 .由放大系统输出脉冲宽度为 37.5fs,峰值功率1 .6TW ,信号与ASE的功率比达 1 0 7.

用ABCD矩阵法计算四通式单光栅展宽器的展宽量

以激光束的 ABCD传输矩阵理论及 Collins积分公式为基础 ,计算简单实用的四通式单光栅展宽器的色散量 。

对于具有一定宽度的光束通过展宽器的色散误差的评价

利用光线追踪法计算了具有一定宽度的光束通过Martinez展宽器时的色散误差 .结果表明 ,通常的无宽度理想光线的展宽器模型有足够的精确度 .但是如果将光束反转后再送入展宽器 ,将得到更加完美的色散误差补偿 .