高频强激光场中氢原子基态电离特性研究

本文采用相空间平均法详细研究了氢原子H的基态(1s)在外加高频强激光脉冲作用下的电离率及光电子角分布情况.侧重探讨了激光频率、偏振、脉冲长度和位相对原子电离的影响.研究发现,对超短脉冲,电离对激光场的位相非常敏感.根据激光脉冲上升沿和下降沿陡峭程度,提出了"位相模糊区"的概念,对基态氢原子电离特性的位相依赖给予了很好的区分和解释.     

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—Bloeh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）Ф对周期量级脉冲激光的传榆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Ф=0时,可得到频谱更宽、连续性更好的超连续谱。     

铯原子D2线无多普勒噪声谱的测量

文章阐述了共振介质的吸收和色散特性导致光场的位相噪声向振幅噪声转化的原理;在速度选择光泵浦的作用下,共振频率附近介质的吸收进一步增强,位相噪声向振幅噪声转化更有效,在实验上得到了铯原子D2线不受交叉吸收线影响的无多普勒吸收谱和噪声谱.噪声谱中每个"M"都对应一条跃迁能级吸收线,中心的最低点严格对应共振跃迁频率.噪声谱可以作为一种高分辨率光谱,用于研究原子的能级结构,原子的吸收和色散,尤其是可以作为一种高灵敏度的探测光场的位相噪声的方法.     

双色激光场对运动原子的激光冷却

研究了双色激光场对运动三能级原子的激光冷却,通过数值计算,分别得到了在不同光强、不同频率、不同传播方向条件下,原子在双色场中冷却的最终温度与双光子失谐的关系.结果表明,当双色激光场的传播方向相同时,冷却原子可以得到更低的温度;当双光子跃迁过程加强时,原子可以实现较单光子过程更低的温度.     

飞秒脉冲通过体全息光栅弱耦合衍射特性分析

由Kogelnik单色衍射效率公式推导出了飞秒激光脉冲光在弱耦合情况下的衍射效率频谱,分析了飞秒激光脉冲通过体全息光栅弱耦合衍射特性。衍射光的频谱分布与读出飞秒脉冲的宽度Δτ、体全息光栅的周期Λ,厚度d以及晶体折射率调制度Δn0有密切关系。通过控制光栅的写入和读出过程,选择适当的参量数值,可以得到不同衍射强度和不同频率成分的衍射光。对于研究飞秒脉冲光通过光折变光栅传播特性以及飞秒超短脉冲用于光学信息处理有应用意义。     

光纤通信系统中的色散补偿研究

光纤色散特性是光纤通信系统的决定性因素.利用光学傅立叶变换(OFT)和变换受限(TL)脉冲可以实现色散的补偿,该色散补偿方案以傅立叶变换受限脉冲信号传输时的无畸变频谱为基础,在输出端利用光学傅立叶变换把这个无畸变的频谱转化成时域中的波形,这个波形和初始脉冲信号的波形在时域上是无失真变化的.然后用这个方案对三阶色散的补偿进行了分析研究,数值模拟结果和理论结果相符.     

相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播特性

通过解析和数值方法研究了相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播.首先,得到了激光脉冲在均匀等离子体中传播的解析解,并通过数值模拟进行了验证.结果表明,长脉冲激光在均匀等离子体中传播时,脉冲宽度的变化不影响激光强度空间分布的变化;然而,激光脉冲的强度和电子密度的空间分布可以通过调制等离子体频率来调节.在具有高斯型密度分布的非均匀等离子体中,随着高斯型密度分布振幅的增大,激光脉冲的强度逐渐增强,激光脉冲的横向分布逐渐呈现出尖锐状分布;在具有反高斯型密度分布的非均匀等离子体中,随着反高斯型密度分布振幅的减小,激光脉冲的强度逐渐减小,激光脉冲呈现横向平台状分布.因此,等离子体的非均匀性对长脉冲激光的传播有着重要的影响.     

静电场对V型三能级介质中传播的超短脉冲频谱CEP相关性的影响

利用由预估校正(PC)-时域有限差分(FDTD)法得到的Maxwell-Bloch 方程的数值解研究了静电场对在V型三能级介质中传播的飞秒超短激光脉冲频谱载波包络相位(CEP)相关性的影响.结果表明:未加入静电场时, CEP的变化对脉冲频谱中较低频率部分的强度有较明显的影响, 而对高频部分的影响很微弱,频谱平坦性和连续性较差;加入静电场后,CEP对频谱强度尤其是较高频部分强度的影响变大,通过选择适当的静电场和CEP的值可以获得平坦性和连续性较好的超连续谱.另外,静电场的加入还使得到相同频谱分布所对应的CEP周期由π改变为2π.     

中等输出激光功率且位相锁定的大频差双色激光系统

介绍了两种用于实现中等输出激光功率且位相锁定的大频差激光系统的实验方案及典型结果.其中,基于分布反馈式(DFB)半导体激光器具有的较高的边模抑制比所导致的单模运转特性,文章采用光学注入锁定方法在实验中实现了两束波长为852nm、位相锁定且频差为9.2GHz(对应于铯原子基态超精细分裂)的中等输出激光功率(～150mW)双色激光.拍频测量结果表明二者的相对线宽约1Hz(受限于所用频谱分析仪的分辨带宽).此外,在充有20Torr缓冲气体氖并将剩磁屏蔽至约20nT的铯原子气室中,采用该激光系统,在实验中观察到了线宽约12.3kHz的相干布居俘获(CPT)信号.     

强散射介质中0π脉冲的受激拉曼光谱

拉曼光谱由于具有响应速度快,灵敏度高,不侵入待测物质等特点,近年来在生物和医学检测及成像领域的应用受到了较多的关注.然而,生物活组织往往具有较强的散射特性,影响受激拉曼光谱的成像质量.为了提高受激拉曼光谱的成像质量,引入脉冲波形技术,采用对拉曼散射具有较高敏感性的0π脉冲为斯托克斯脉冲,利用离散偶极矩近似方法,对强散射介质中的脉冲传输进行数值模拟.研究发现:在多次散射的作用下,尽管激光脉冲强度随着其在介质中的传输距离增大而衰减,但受益于0π脉冲的特性,输出信号在双光子共振时的强度将增强2倍左右,为提高强散射介质中的受激拉曼光谱质量提供了一个新的可能.