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超短激光脉冲在钕玻璃放大介质中传输特性研究

胡军  
【摘要】: 放大器系统是产生高功率超短激光脉冲的一个重要组成部分,因此对高功率超短脉冲在放大介质中的放大传输特性研究就成为了一个非常重要的课题。本课题在同时考虑了增益介质的非线性效应、群速度色散、增益饱和、增益谱以及光脉冲频率波动时,对啁啾宽光谱脉冲在钕玻璃放大介质中的传输特性进行研究。通过课题的研究,可以为放大器的进一步优化及脉冲整形提供了一定的理论依据。本文进行的主要研究工作包括: 1.从麦克斯韦方程组出发,推导出了光脉冲在放大介质中传输时其慢变振幅满足的基本传播方程—非线性近轴波方程,并得到两种描述方法。对磷酸盐钕玻璃放大介质的增益特性、色散特性和非线性效应作了具体的分析。 2.采用傅立叶变换法研究了超高斯光脉冲当脉冲中心频率与介质增益峰值频率重合时在磷酸盐钕玻璃放大介质中传输时脉冲形状、频谱和非线性相移的演变过程,并讨论了介质色散、增益谱、增益饱和及非线性效应对脉冲形状、频谱、非线性相移的影响。数值计算结果表明:皮秒光脉冲在钕玻璃放大介质中传输时,可以不考虑色散、增益谱的影响,而必须考虑增益饱和和非线性效应的影响。增益饱和要改变脉冲形状,非线性效应和增益饱和共同改变脉冲光谱结构。 3.分析了频率波动对脉冲传输形状的影响;利用傅立叶变换法对光脉冲频率波动影响脉冲形状进行了数值计算。结果表明:频率波动越大,输出的脉冲强度就越小;频率波动和啁啾参数共同作用改变脉冲的尖锐度,与增益饱和的作用相同或相反。为脉冲的整形提供了一定的理论依据。


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