采用啁啾反射镜色散补偿的7 fs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3.1 W的抽运功率下,直接产生了平均功率340 mW,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173 MHz,中心波长约791 nm,光谱全宽覆盖了从600～900 nm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.     

利用光谱展宽再压缩技术实现5．1fs亚毫焦耳激光脉冲

采用光谱展宽再压缩的方法,将能量为0．8mJ、脉冲宽度为25fs的激光脉冲注入充有一定气压的空芯波导光纤中．由于自相位调制效应,将入射激光光谱展宽到460～950nm．采用啁啾镜的组合将它压缩至所对应的极限脉冲．经优化各参数,获得了脉冲宽度为5．1fs,单脉冲能量为400μJ,对应峰值功率为80GW的激光脉冲．     

超短脉冲“8”字形被动锁模掺铒光纤激光器

利用非线性放大环形镜被动锁模方法对锁模光纤激光器进行实验研究,引入色散管理方法,实现了"8"字形掺铒光纤激光器的自启动被动锁模,在1 550 nm波段上得到了光谱宽度16 nm、脉宽为1.77×10 13s的超短脉冲输出.泵浦功率在300 mW时,激光器实现了重复频率为19.7 MHz,平均输出功率12 mW的锁模脉冲输出.整个激光腔为全光纤结构,而且操作简单,锁模输出状态下的激光器可以在光学平台上稳定运行数小时.     

LD抽运Nd∶YAG复合腔双波长激光器

研究激光二极管(LD)端面抽运的Nd∶YAG三镜复合腔激光器的1 064,946 nm双波长激光连续运转.在满足双波长激光振荡阈值相等的条件下,考虑Nd∶YAG晶体的热透镜效应,数值计算1 064,946 nm两个子腔的腔长、输出镜透过率之间的关系.结果表明,当Nd∶YAG晶体中抽运光,1 064,946 nm激光的光束半径达到合理匹配时,两个子腔的输出镜透过率之间有确定的关系.选取合适的复合腔结构参数,当抽运功率为9 W时,可同时获得1.1 W的1 064 nm激光,以及500 mW的946 nm激光输出.     

532 nm激光脉冲抽运的钛蓝宝石增益开关激光器

采用Nd∶YAG调Q倍频激光器抽运钛蓝宝石(Ti∶Al2O3)晶体,实现钛蓝宝石激光器的增益开关运转.当用脉宽为32 ns,能量为21 mJ的532 nm绿光脉冲抽运时,在5 cm腔长情况下,获得比抽运光脉冲窄的15 ns脉宽的激光脉冲,脉冲能量为0.86 mJ,激光中心波长为780 nm.理论上,从速率方程组出发,计算输出激光的脉冲宽度,研究激光器抽运能量、腔长及腔结构对输出特性的影响.     

群速弥散效应对超短激光脉冲脉宽压缩的影响

本对非线性介质中的群速色散效应进行了详细分析，指出群速弥散现象是影响超短激光脉冲其脉宽压缩的重要因素之一．另外计算还表明：腔镜的二、三阶色散在中心频率附近较小、两端较大，并且，其色散量的大小与高低镀膜层折射率之比以及镀膜层数等有关，并在此基础上提出了进一步补偿色散的有效途径．     

高相干度中红外超连续谱光源的研究

选用全波段正常色散As_2S_3光子晶体光纤作为非线性介质来消除反常色散区中孤子分裂引起的调制不稳定性所造成的超连续谱相干特性的恶化问题.利用分步傅里叶法数值模拟超短激光脉冲在全波段正常色散As_2S_3光子晶体光纤中的非线性传输和中红外超连续谱的产生.分析脉宽、传输距离、入射峰值功率和初始啁啾对中红外超连续谱光源的带宽、相干特性和平坦度的影响.通过优化泵浦激光参数和光纤参量,在最佳负啁啾C_p=-4、脉宽为50 fs、中心波长为2 800 nm、入射峰值功率为100 W和光纤长度为20 cm时,获得3 dB带宽高达2 484 nm的中红外超连续谱,且具有良好相干度和平坦度.     

超短脉冲激光对透明介质的烧蚀特性研究

用波长800 nm,脉宽分别为20 fs,100 fs,1 000 fs高斯型激光脉冲研究熔石英的烧蚀机制,采用一种新的模型来计算烧蚀过程中电子数密度随时间的演化,同时确定了不同情况下材料的烧蚀阈值,并分析了在这个过程中多光子电离,隧道电离及雪崩电离的作用,本文结果与以前研究结果符合得较好.     

基于PPLN晶体腔内倍频的Yb:LYSO连续激光器研究

我们使用Yb:LYSO为激光晶体,以976 nm的激光二极管(Laser Diode,LD)为泵浦光源实现了1μm波段的连续激光输出,研究了1%、2%、9%三种腔镜透过率时的输出功率和输出激光波长的变化,利用2%的腔镜为输出镜,MgO:PPLN晶体为非线性晶体对1 058 nm的连续激光进行腔内倍频,最终获得了90 mW的529 nm绿光输出.     

光子晶体光纤反常色散区的频率转换实验研究

利用自制的高非线性光子晶体光纤进行了飞秒激光脉冲传输实验,研究了在不同功率、不同输入波长下高非线性光子晶体光纤的频率转换现象。当输入激光脉冲的中心波长位于光子晶体光纤反常色散区800nm处时,输出光谱向短波方向展宽,其产生的反斯托克斯波强度随输入功率增强逐渐增强;当输入激光脉冲的中心波长在反常色散区不同波长下时,光纤的频率转换效率不同,越接近零色散波长,转换效率越大,当输入脉冲中心波长为760nm时,产生的反斯托克斯波的中心波长为465nm,其强度是抽运波剩余强度的8.1倍,转换效率高达90%。     

由对碰脉冲锁模激光器获得18fs光脉冲

中山大学物理学系林位株、莫党等最近成功地由对碰脉冲锁模环型染料激光器(简称CPM)直接获得18fs(18×10~(-15)s)激光脉冲.据了解,这是目前世界上由此类激光器直接产生的最短光脉冲.该CPM 激光器是一个改进型的六镜四棱镜系统.与典型的CPM 系统比较,它采用了新的谐振腔设计和较短焦距的泵浦聚焦镜,使该系统具有较低的连续波泵浦阈值和较宽的频带.该激光器输出的飞秒脉冲宽度由计算机控制的精密     

σ形腔自起振被动锁模掺铒光纤激光器

分析了利用非线性偏振旋转效应进行被动锁模的原理,并利用该方法搭建了σ形腔自起振被动锁模掺铒光纤激光器。实验稳定输出重复频率6．25MHz,脉冲宽度,691．2fs,中心波长1561．5nm,谱宽21.7nm的被动锁模脉冲。     

使用飞秒脉冲在熔融石英中进行的三维光数据体存储

通过啁啾脉冲放大技术,产生出脉冲宽度为200fs,波长为800nm的超短脉冲激光束,将这种激光脉冲紧聚焦到融熔石英体中,在聚焦点附近通过雪崩电离和多光子电离产生高密度的等离子体,并使等离子体吸收大量的激光能量,在局部产生微爆炸,形成微小的空腔,从而在融熔石英体中记录下三维数据.实验记录了20层存储数据,使存储密度达到3.75×1010bit/cm3.     

飞秒激光脉冲倍频的实验研究

利用2mmKDP晶体对中心波长790nm、脉冲宽度75fs、晶体表面强度约1011W/cm2的超短超强激光脉冲进行了倍频实验研究。通过对基频脉冲能量及频率啁啾的优化,可以获得高于40%的能量转化效率。观测了基频脉冲频率啁啾对倍频光产生的影响,发现激光脉冲啁啾为零时对应的倍频转化效率最高;对于相同的光栅相对位置,正啁啾基频脉冲的倍频转化效率高于负啁啾。     

飞秒激光与硅样品作用生成纳米光栅结构

我们用脉冲宽度120 fs、波长800nm、能量密度从0.1 J/cm2~0.5 J/cm2的激光束照射硅样品和锗硅合金样品表面能够生成各种低维形貌结构。特别是将飞秒激光束散焦至直径为100μm的束斑,并以每秒1000个脉冲照射硅样品表面两秒钟时(能量密度在熔融阈值0.2 J/cm2附近),能生成周期间隔为400nm的浮雕光栅状的一维微结构。我们用飞秒激光与其诱导的等离子体波的相干模型解释了光栅状微结构的形成机理。还发现这种结构有很强的PL发光,PL峰的中心约在719nm处。该飞秒激光加工技术既简捷又稳定,在光学和微电子加工领域应有很好的应用前景。     

实验研究铝在TPa压力下的状态方程

利用脉宽为1.2 ps, 功率密度约为10¹⁴ W/cm², 中心波长为785 nm的啁啾脉冲激光聚焦作用于500 nm厚的铝膜表面, 在其中激发一强冲击波. 利用从主脉冲分出的一小部分啁啾脉冲激光构成Michelson干涉仪对冲击波到达靶背面时的卸载速度进行同步诊断. 抽运光、探测光之间的时间测试精度优于100 fs, 因而可以准确测量冲击波通过500 nm厚靶材的平均速度. 冲击波卸载速度的精确测量得益于啁啾脉冲的超快时间分辨能力. 实验结果表明, 在以上实验条件下, 冲击波的平均速度为(15.15±0.3)km/s, 冲击波卸载时初速约为15.24 km/s, 对应的冲击波波后压力约为0.3 TPa.     

飞秒脉冲在双折射光子晶体光纤正常色散区传输时色散波的产生机理及控制

利用自行研制的双折射光子晶体光纤（PCF）进行了30fs脉冲传输实验,首次发现入射脉冲的中心波长位于PCF的正常色散区也可以产生显著的蓝移辐射,蓝移辐射的特征与入射脉冲的偏振化方向有关,入射脉冲沿PCF的慢轴偏振时蓝移辐射中出现了明显的双峰结构,随着初始入射脉冲中心波长的增大蓝移辐射中双峰之间的波长差增大,利用色散波与入射脉冲的相位匹配解释了蓝移辐射产生。当入射脉冲偏振化方向与PCF的X轴夹角45°时,两偏振模之间的交叉相位调制和相干耦合会导致脉冲俘获,使得蓝移辐射向短波方向的移动受到抑制。通过相位匹配条件和入射脉冲偏振化方向的调节可以有效地控制双折射PCF中正常色散区蓝移辐射的产生。     

LD端面泵浦固体激光谐振腔的研究

为了对激光谐振腔体进行优化设计,采用ABCD光学传输矩阵理论,计算得到具有普适性的三镜折叠腔内高斯模式束腰的解析解.对一典型平-平热透镜腔进行计算分析,结果表明在针对其进行优化设计的泵浦范围内,腔体稳定性很好,激光光斑半径基本不随泵浦功率变化而波动.实验中以808 nm尾纤输出的激光二极管端面泵浦NdYAG晶体产生连续1 064 nm激光,激光输出结果与理论模型值能够较好地相符.     

超短脉冲在色散光纤中的传输特性

笔者研究了超短激光脉冲在色散光纤中的传输,利用傅里叶变换技术进行了理论分析,并以高斯脉冲为例给出了超短脉冲随时间变化的理论公式。数值计算了不同色散级次下脉冲的时域分布,讨论了光纤不同色散级次对脉冲波形的影响。     

基于MoS2可饱和吸收的Nd∶ScYSiO5晶体调Q激光特性研究

通过液相剥离法成功制备多层MoS_2溶液,将上层清液旋涂于YAG晶体表面,并进行烘干,制成实验所用的可饱和吸收镜.多层MoS_2可饱和吸收镜的微观形貌及层数由AFM进行表征,结果显示其表面较为平整,层数约为12层.实验中,实现了基于多层MoS_2可饱和吸收的Nd:ScYSiO_5晶体1074.7nm和1078.2nm双波长调Q稳定运转.在3.3W的吸收泵浦功率下,获得了392mW的调Q激光输出,斜效率为13.8%.获得的最短激光脉冲宽度,最大的脉冲重复频率及单脉冲能量分别为460.7ns,313.5kHz和1.25μJ.实验结果表明,在1μm波段,多层MoS_2是一种优异光电材料,具有良好的可饱和吸收特性.