高重復(fù)率啁啾脈沖放大系統(tǒng)及飛秒光參量放大系統(tǒng)的研究.pdf

1、很多非線性光學(xué)和超快時(shí)間分辨光譜研究需要有高重復(fù)率、窄脈沖寬度的可調(diào)諧光源，而飛秒光參量放大正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的首選方法。因此本論文對1kHz鈦寶石九通啁啾脈沖放大(CPA)系統(tǒng)及其倍頻藍(lán)光泵浦的BBO晶體的飛秒光參量放大(OPA)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容及創(chuàng)新包括：一、對CPA系統(tǒng)的KLM鈦寶石振蕩器、馬丁內(nèi)茲展寬器、鈦寶石多通放大器、光柵壓縮器的基本原理以及各個(gè)參數(shù)的合理選擇進(jìn)行了詳細(xì)的論述。并對KLM鈦寶石激光器中的

2、空間啁啾和角色散進(jìn)行了理論計(jì)算和分析。 二、成功搭建了一套基于混合光柵型馬丁內(nèi)茲展寬—壓縮器的1kHz鈦寶石九通CPA系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了其穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。獲得了重復(fù)頻率為1kHz，中心波長為810nm，光譜寬度為16nm，脈沖寬度為66.8fs，單脈沖能量為250μJ的光脈沖輸出。 三、對BBO晶體的寬帶Ⅰ類相位匹配飛秒OPA進(jìn)行了系統(tǒng)的理論計(jì)算和分析。包括實(shí)現(xiàn)參量帶寬寬帶運(yùn)轉(zhuǎn)的條件、相位匹配、非共線角、空間走離效應(yīng)、時(shí)間走離效應(yīng)

3、、群速失配的補(bǔ)償及泵浦光有效光斑尺寸的選取。并分析了BBO晶體的倍頻、超連續(xù)白光的產(chǎn)生、參量超熒光的產(chǎn)生以及BBO晶體飛秒OPA中閑頻光二次諧波產(chǎn)生的條件。 四、利用1kHz鈦寶石九通CPA系統(tǒng)的倍頻藍(lán)光泵浦Ⅰ類相位匹配的BBO晶體，獲得了非共線參量超熒光，并證實(shí)了其強(qiáng)度角分布是三波相速和群速自匹配的結(jié)果。在參量超熒光產(chǎn)生的基礎(chǔ)上，成功搭建了一套寬帶的Ⅰ類非共線相位匹配的飛秒OPA系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了其穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。獲得了530nm到81

4、0nm連續(xù)可調(diào)的放大的信號光，以及810nm到1.7μm波段范圍的閑頻光。信號光增益帶寬近207nm，可支持小于5fs的光脈沖，其單脈沖能量為10.8μJ，轉(zhuǎn)換效率大于21％。與此同時(shí)，在沒有附加任何倍頻晶體的情況下，還獲得了410nm到700nm連續(xù)可調(diào)的閑頻光的二次諧波。其與閑頻光層疊分布，單脈沖能量為2.6μJ，轉(zhuǎn)換效率大于5％。 這樣，我們利用自行研制的1kHz飛秒CPA系統(tǒng)和飛秒OPA系統(tǒng)，獲得了410nm到1.7μm