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差频产生中红外飞秒激光脉冲的研究

吴晓丽  
【摘要】: 中红外超短脉冲激光在科研、军事、民用等方面具有重要意义,而差频技术作为获得中红外激光的一种重要方法,具有重要研究价值。在差频法中,超连续飞秒激光直接差频不仅具有方法简单的优点,而且所获得中红外激光还具有载波包络相位(CEP)自稳定的特点。载波包络相位自稳定的中红外飞秒脉冲可用于CEP的测量、阿秒脉冲产生等前沿科学领域。 论文围绕差频产生中红外激光进行了相关调研及理论和实验研究,主要结果包括: (1)第一章绪论部分,通过详实的文献综述了差频产生超短激光脉冲的研究进展,总结了国际上在此研究领域的几种常用技术,比较了自差频技术与其他技术相比的最大优越性,并就差频晶体的选择做了一定的分析。 (2)第二章进行了差频产生中红外激光的理论分析。从耦合波方程推导出差频光电场规律及差频过程的转化效率等,对差频晶体进行了比较分析,对准相位匹配进行了详细描述及特点分析,对周期性极化铌酸锂晶体的调谐特性进行了分析计算。 (3)第三章介绍了5fs钛宝石放大激光系统的原理及结构。作为差频实验的种子光源,该系统包括亚十飞秒钛宝石振荡器,块材料展宽器,多通放大,双棱镜对压缩器,空心光纤展宽器及啁啾镜压缩器等六大部分,输出激光参数为:最短脉宽4.6fs,光谱范围覆盖500nm~950nm,单脉冲能量为400μJ。 (4)第四章介绍了运用放大激光进行差频产生中红外激光脉冲的实验研究。以第三章介绍的5fs超宽谱放大激光作为泵浦源,采用极化周期为17.84μm的MgO:PPLN作为差频晶体,通过仔细调节聚焦及控制色散,获得了中心波长为2.6μm的中红外激光输出。实验中采用前置放大、锁相放大、单色仪等仪器探测微弱的中红外激光,实验结果发现晶体的聚焦位置对于所产生的中红外激光中心波长的偏移有一定的影响。 (5)第五章给出对以上工作的总结及对将要开展工作的预期,希望下一步能进行深入细致的优化,并考虑进一步的放大及拓展应用。


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