基于自锁模飞秒Ti:Sapphire振荡器的啁啾脉冲激光放大系统研究

【摘要】： 超高强度超短激光脉冲因为在x射线激光、实验天体物理、惯性约束核聚变、激光粒子加速器以及强场物理等研究领域内具有非常重要的应用价值而成为目前超短脉冲激光技术的热点研究内容之一，啁啾脉冲激光放大技术作为一种可以获得飞秒量级超强激光脉冲的有效手段而受到人们的广泛重视，世界各国均投入大量的人力、物力对其进行研究。 在攻读硕士学位期间，作者有幸参与了国家“九五”攀登计划项目“强场激光物理与超快过程研究”子项目“30fs以下TW级激光放大系统的研究”的部分工作。本论文是对所做具体工作的总结，主要内容包括： 1．研究了飞秒脉冲激光器中的群速度色散、自相位调制、克尔透镜锁模以及锁模自启动问题；分析了自锁模飞秒Ti:Sapphire激光器的色散补偿与激光谐振腔的像散补偿问题；在此基础上开展了部分实验工作，经过优化，直接获得了脉冲宽度为10fs，重复率为82MHz，输出功率达到800mW的锁模脉冲序列。 2．改进并设计了消像差光栅展宽器，经过优化获得了61552.1倍的展宽比，输出的展宽脉冲为615.52ps；在ABCD矩阵的基础上，通过引入色散项获得了可以方便分析色散系统的矩阵方程，使用该方法方便、准确地计算了消像差光栅展宽器的二阶与三阶色散量；在考虑三阶色散的情况下，修改了计算啁啾激光脉冲展宽比的公式，并精确计算了消像差光栅展宽器的展宽比，这一部分也是作者工作的重点。 3．分析并讨论了啁啾脉冲激光放大理论以及激光脉冲放大过程中出现的各种非线性效应，给出可相应的解决方法。 4．采用矩阵方程计算了光栅对压缩器的色散量；讨论了啁啾脉冲激光放大系统的色散补偿问题，并对消像差光栅展宽—压缩系统的色散补偿问题进行了评价。 5．针对飞秒激光脉冲测量技术以及脉冲选单技术开展了部分实验工作，并取得了较好的实验结果。