啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输的影响

采用广义非线性薛定谔方程描述啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输特性的影响,利用对称分步傅里叶方法通过求解方程,数值计算了有无啁啾情况下相同脉宽和功率、不同入射波长飞秒脉冲在光子晶体光纤中的传输,对比不同色散区飞秒脉冲波形的演化及超连续谱的产生.结果表明,较低功率时,反常色散区和零色散区,初始啁啾对于孤子的快速形成和传输具有重要的作用,而位于正常色散区时,啁啾破坏了脉冲形状,不利于脉冲的传输.反常色散区和正常色散区啁啾有利于频谱的展宽;零色散区,啁啾对频谱展宽影响不明显.较高功率时,频谱展宽主要受功率影响,啁啾对频谱展宽作用不大.这些结论对于脉冲传输和超连续谱系统优化设计和控制具有理论指导意义.     

光子晶体光纤超连续谱的产生与偏振特性

通过研究飞秒脉冲在双折射光子晶体光纤反常色散区传输时的偏振特性及对超连续谱展宽的影响,发现在偏振方向与光纤快轴或慢轴重合时,其输出的超连续谱具很好的线偏振.当偏振方向与快轴夹角为45 °时,其输出基本上是圆偏振.由于高的双折射光子晶体光纤有高的非线性和三阶色散,所以可产生高偏振性的超连续谱.脉冲偏振方向与光纤快轴不同夹...     

光波在一维光子晶体中传播行为的数值研究

由Kronig-Penney模型导出了光波在一雏光子晶体中传播的群速度的解析表达式，利用传输矩阵法对一维光子晶体的色散关系和群速度分布特征进行了数值研究．结果表明，光波在光子晶体中传播的群速度与光子带隙结构及色散特性有着密切的联系，光子导带内的群速度为有限值，在光子禁带的边缘，群速度迅速减小而趋于0，光的传播具有显著的带边延迟效应．同时，在反常色散区，群速度为负值，光的传播表现出明显的超光速现象．光子晶体的结构参数直接影响光波在光子晶体中的群速度．     

飞秒激光脉冲经小孔衍射后的近场光强节点

应用数值求解格林函数的方法，计算模拟了飞秒脉冲通过亚波长小孔的衍射光场. 首先将具有高斯时间轮廓的飞秒脉冲展开成一系列简谐光波的叠加，对每一个频率的简谐光波进行数值计算，得到该频率的衍射光场的空间分布, 然后对所有频率的衍射光场进行反傅里叶变换得到光场随时间的变化.分析发现,飞秒脉冲通过小孔后沿界面向小孔两边传播，并且在该传播过程中, 衍射光场会在介质的分界面上和在接近界面的区域中形成光强的节点.     

双折射光子晶体光纤横截面上偏振态的不一致性

利用全矢量特征方程得到光子晶体光纤中的模式特征后,忽略光纤损耗、三阶以上的色散和非线性,研究了高斯脉冲在椭圆孔光子晶体光纤中传输时的矢量演化特性,得到光纤中任意时刻的横向电场分布及两个偏振分量之间的相位关系.在双折射光子晶体光纤同一横截面上,不同位置的两个偏振态分量之间相位差不同,因而总电场的偏振态不一致,光电场和固有双折射引起的偏振态之间的相位差都关于光纤中心对称.     

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。     

四阶色散对新型孤子传输的影响

文章从描述超短光脉冲传输的高阶Ginzburg-Landau方程入手,采用分步傅里叶变换法,利用计算机数值模拟的方法,研究了四阶色散对四种新型孤子(平脉动孤子、爆发孤子、蠕变孤子及正常色散区域内的呼吸子解)传输特性的影响.研究结果表明:当脉冲宽度窄到飞秒量级时,即对应传输速率很高的情况下,四阶色散对脉冲的影响才明显,四阶色散导致脉冲形状发生了畸变,畸变特点不同于二、三阶色散.     

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%。     

光子晶体光纤中色散管理的理论研究

光子晶体光纤在光通信和超快光学中具有广泛的应用.本文基于描述光子晶体光纤的非线性Schr?dinger方程,利用双线性方法,得到了该方程的双线性形式和解析单孤子解.通过对单孤子解的分析,研究孤子在光子晶体光纤中的传输特性.借助于色散管理的思想,通过改变光子晶体光纤中的群速度色散系数,我们讨论了孤子在不同群速度色散函数情况下的传输状态.如果光子晶体光纤的群速度色散系数为常数,则孤子能保持原有的速度和形状进行传输.如果群速度色散系数选为三角函数,孤子会呈现周期性传输.而当群速度色散系数函数为高斯函数时,孤子表现出局域孤子的特性.此外,如果将群速度色散系数函数定为线性函数,则能在光子晶体光纤中同时实现孤子压缩和放大.本文结论对于光子晶体光纤中的色散管理技术具有重要的理论参考价值.     

光子晶体光纤中高阶色散对脉冲俘获的影响

基于耦合非线性薛定谔方程,通过数值模拟,研究了光子晶体光纤中高阶色散对脉冲俘获的影响。研究表明．三阶色散对脉冲俘获起着显著的作用。这一结论,对研究提高基于光子晶体光纤中脉冲俘获的超高速光开关的特性具有重要意义．     

飞秒激光在蓝宝石晶体表面加工微细结构的实验研究

由于蓝宝石晶体具有很高的硬度和耐磨蚀性,很难进行机械和化学腐蚀加工。笔者利用波长780 nm、频率1 kHz和脉冲宽度164 fs的飞秒脉冲激光在蓝宝石晶体表面进行了微细结构加工的实验研究。采用飞秒激光静态照射蓝宝石晶体表面,通过飞秒激光烧蚀孔的直径和脉冲能量的关系,计算了飞秒激光烧蚀蓝宝石晶体的两种烧蚀状态下的烧蚀阈值和有效烧蚀半径。通过直线扫描实验,在不同实验条件下在蓝宝石晶体表面加工微槽,获得微槽的宽度和深度与飞秒激光主要参数之间的关系。研究结果表明,微槽的加工表面可通过增加扫描次数而得到明显的提高,且扫描次数的增加对微槽的宽度和深度基本无影响。利用聚焦的飞秒激光束沿着轨迹扫描,在蓝宝石晶体表面加工出比较清洁的微小结构,可以为实现微结构的精密加工提供指导。     

High pulse energy femtosecond large-mode-area photonic crystal fiber laser

A high pulse energy femtosecond fiber laser based on a large-mode-area photonic crystal fiber is demonstrated. A segment of Yb-doped single-polarization large-mode-area photonic crystal fiber with extremely low nonlinearity is explored as gain media of this fiber laser, resulting in intrinsically envi- ronmentally stability. The fiber laser is based on a linear cavity with dispersion compensation free con- figuration, and the stable mode-locking is obtained by a semiconductor saturable absorber mirror （SESAM）. The fiber laser directly generates 2.5 W of average power at a repetition rate of 51.4 MHz, corresponding to a single pulse energy of 50 nJ. The output pulse duration is 4.2 ps, which is dechirped to 410 fs after extracavity dispersion compensation. The nonlinear absorption of SESAM determines the pulse shaping at low output power, while the mode-locking mechanism is under the balance between spectrum broadening from self-phase-modulation and gain filtering at the high output power.     

利用双温模型理论分析飞秒激光烧蚀金过程

为了了解飞秒激光脉冲烧蚀金过程中的电子温度和晶格温度变化。利用显式有限差分法对飞秒激光脉冲烧蚀金的过程中电子和晶格的温度场进行一维数值计算。理论研究了不同激光脉宽和电声耦合系数对金属表层电子和晶格温度的影响,同时还研究了双脉冲激光烧蚀金过程中电子和晶格温度的变化。得出激光脉冲越短,加工热效应越小,多脉冲具有热累积效应。因此,为了实现飞秒激光冷加工,应该采用单个超短脉冲降低热效应。     

Effects of cavity-dispersion noncoaxiality on the generation of ultrabroadband femtosecond pulses

The effects of cavity-dispersion noncoaxiality （CDN） on the generation of ultrabroadband femtosecond pulses in KLM Ti：sapphire laser were investigated theoretically and experimentally. It was predicted that when the laser sub-cavity works near the coaxial operation point, the limitation of CDN on the bandwidth broadening is minimum, which is favorable for ultrabroadband pulse generation. On the basis of this prediction, femtosecond pulses with bandwidth of 650 to 1000 nm were directly generated from a home built KLM Ti：sapphire laser. To our knowledge, they are the broadest bandwidth pulses produced from KLM Ti：sapphire laser with similar oscillator configuration and gain crystal length of 3 mm.     

磁控溅射ZnO薄膜的三阶非线性光学特性

采用磁控溅射技术在SiO_2衬底上制备ZnO薄膜,并通过X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪对薄膜的晶体结构、表面形貌、带隙宽度和光致发光性质进行测试表征,结合飞秒激光(波长为800nm,脉宽50fs)和Z扫描方法测量该薄膜的三阶非线性光学特性.结果表明,其三阶非线性折射率和非线性吸收系数均为正值,分别为3.50×10-18 m2/W和2.88×10-11 m/W.     

测量飞秒光参量产生器输出光脉冲脉宽的自相关仪的设计

设计出一台只用一块非线性晶体就能够测量宽波长范围的飞秒激光脉冲脉宽的单次脉冲自相关仪,适用于测量由光参量产生获得的可调谐飞秒激光脉冲的脉宽.     

飞秒激光场下NH3分子光电子能谱的理论研究

模拟了NH3分子在飞秒激光场下通过中间快速预解离态A～的共振增强多光子电离光电子能谱(REMPI-PES).应用两维的含时波包法实施动力学计算,计算过程中使用了离散变量表示(DVR)理论和劈裂算符-表象变换方法.结果表明,激光脉冲的强度、脉宽等对光电子能谱有着很大的影响,能谱中的两组峰簇是由强场对势能面作用所引起的.     

阶跃相位整形的飞秒激光脉冲时间光强分布

利用飞秒超快脉冲相位整形方法,计算并研究了阶跃相位整形后激光脉冲的时域光强分布特点。研究结果表明,通过改变调制位置和调制深度,高斯激光脉冲可以整形形成强度可调的双脉冲结构,且子脉冲的中心时间和脉宽可以采用调制参数来调节。同时,研究发现阶跃位置的有效可调范围和激光的线宽密切相关。     

Pulse width effect on the dissociation probability of CH4^＋ in the intense femtosecond laser field

The electric field strength of the intense ultrashort laser pulse can reach or exceed 108 V/cm, the intensity of the Coulomb field responsible for the stability of molecules. Exposed to such intense laser fields, mole- cules become unstable, undergoing di…