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大能量高功率啁啾脉冲传输特性研究

楚晓亮  
【摘要】:超短脉冲系统中啁啾脉冲的传输特性和光束质量一直是人们所关心和重视的问题。在啁啾脉冲放大过程中,增益介质内放大自发辐射(ASE)、增益窄化、增益饱和、自相位调制、自聚焦以及放大介质中的色散等效应均会影响输出脉冲的空间分布、时间波形以及频谱分布,从而严重影响脉冲的有效放大、压缩及光束质量。如何有效地减小或避免这些不利因素的影响,在提高系统输出功率的同时改善光束质量,一直是高功率超短脉冲系统研究工作的重点和难点之一。本论文针对高功率超短脉冲系统中放大自发辐射效应对钛宝石介质储能特性的影响以及啁啾脉冲的线性、非线性传输和放大特性等问题开展研究工作。取得的主要研究结果包括: 一、采用速率方程和二维光线追迹,对放大介质内放大自发辐射(ASE)的时间特性以及ASE对放大介质的储能分布的影响进行了计算分析,计算中考虑了不同辐射线型对储能的影响,研究了ASE对不同厚度的增益介质的储能分布的影响,提出了抑制钛宝石放大器ASE的措施,并对SILEX—Ⅰ超强超短脉冲激光系统中主放大器的储能进行了模拟计算。 二、利用非线性薛定谔方程,对啁啾脉冲在传输和放大过程中的增益窄化、增益饱和、色散、自相位调制等效应进行了模拟计算和分析,计算分析了啁啾脉冲在放大自发辐射影响下的传输特性。研究结果表明,色散和自相位调制等效应对啁啾脉冲的影响不大而对压缩后的飞秒脉冲存在明显影响。增益窄化效应、增益饱和效应以及ASE将引起啁啾脉冲的时空分布产生畸变,从而影响光束质量。 三、采用非线性薛定谔方程并结合速率方程,对啁啾脉冲的多程放大问题进行


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