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《天津大学》 2005年
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高重复率啁啾脉冲放大系统及飞秒光参量放大系统的研究

马晶  
【摘要】:很多非线性光学和超快时间分辨光谱研究需要有高重复率、窄脉冲宽度的可调谐光源,而飞秒光参量放大正是实现这一目标的首选方法。因此本论文对1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大(CPA)系统及其倍频蓝光泵浦的BBO晶体的飞秒光参量放大(OPA)系统进行了系统的理论和实验研究。主要内容及创新包括: 一、对CPA系统的KLM钛宝石振荡器、马丁内兹展宽器、钛宝石多通放大器、光栅压缩器的基本原理以及各个参数的合理选择进行了详细的论述。并对KLM钛宝石激光器中的空间啁啾和角色散进行了理论计算和分析。 二、成功搭建了一套基于混合光栅型马丁内兹展宽—压缩器的1kHz钛宝石九通CPA系统,并实现了其稳定运转。获得了重复频率为1kHz,中心波长为810nm,光谱宽度为16nm,脉冲宽度为66.8fs,单脉冲能量为250μJ的光脉冲输出。 三、对BBO晶体的宽带Ⅰ类相位匹配飞秒OPA进行了系统的理论计算和分析。包括实现参量带宽宽带运转的条件、相位匹配、非共线角、空间走离效应、时间走离效应、群速失配的补偿及泵浦光有效光斑尺寸的选取。并分析了BBO晶体的倍频、超连续白光的产生、参量超荧光的产生以及BBO晶体飞秒OPA中闲频光二次谐波产生的条件。 四、利用1kHz钛宝石九通CPA系统的倍频蓝光泵浦Ⅰ类相位匹配的BBO晶体,获得了非共线参量超荧光,并证实了其强度角分布是三波相速和群速自匹配的结果。在参量超荧光产生的基础上,成功搭建了一套宽带的Ⅰ类非共线相位匹配的飞秒OPA系统,并实现了其稳定运转。获得了530nm到810nm连续可调的放大的信号光,以及810nm到1.7μm波段范围的闲频光。信号光增益带宽近207nm,可支持小于5fs的光脉冲,其单脉冲能量为10.8μJ,转换效率大于21%。与此同时,在没有附加任何倍频晶体的情况下,还获得了410nm到700nm连续可调的闲频光的二次谐波。其与闲频光层叠分布,单脉冲能量为2.6μJ,转换效率大于5%。 这样,我们利用自行研制的1kHz飞秒CPA系统和飞秒OPA系统,获得了410nm到1.7μm连续可调的飞秒脉冲输出,实现了国内加工水平与世界水平的同步发展,为更多研究和应用的需要提供了重要的光源。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O437

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