超短激光脉冲载波—包络相位的稳定性及相关激光技术的研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ghostraider
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随着超短脉冲激光技术的发展,激光脉冲的脉宽已经达到周期量级。在周期量级强场激光与物质相互作用的过程中,脉冲的载波-包络相位(CEP)扮演着重要的角色。关于超短激光脉冲载波-包络相位稳定性的研究,已经成为近几年来光学领域最前沿的课题之一。   本论文主要工作有三部分:一是对超短激光脉冲CEP测量技术进行了一系列实验和理论研究,改进了传统的CEP测量方法,并对光参量放大(OPA)过程中CEP的变化特点进行了研究;二是对超短激光脉冲CEP主动和被动稳定技术进行了探索,并参与研制了CEP稳定的周期量级近红外OPA系统;三是进行了一些激光技术方面的实验,包括对实验室内原有多通放大系统的改进,激光脉冲对比度的提高,脉宽测量技术等等。主要工作结果和创新点包括:   1、针对红外可调谐OPA系统输出光的特点,提出一种双光路精确测量CEP稳定性的方法,克服了单光路f-2f测量法不便于对不同入射波长进行测量的缺点。该测量法通过同时测量f-2f信号和白光干涉信号,极大降低了测量过程引入的误差。   2、利用双光路f-2f测量法对可调谐OPA系统不同波长的输出光进行CEP稳定性测量,得出了OPA闲置光的CEP稳定性与输出波长有关的结论,并对此进行了理论分析。   3、参与搭建了周期量级近红外OPA系统。该系统输出激光参数为:中心波长1.8μm,脉宽57fs,单脉冲能量1.6mJ,CEP稳定性为~400mrad/min(RMS)。压缩后最终得到脉宽8.9fs,能量0.74mJ的周划量级红外激光脉冲,1分钟内CEP抖动均方差~500mrad。   4、改进了实验室原有的千赫兹多通放大器。通过调整光路减少放大程数,改善了象差,提高了光束质量,并利用双色镜提高了泵浦光能量耦合效率。实验中,我们还对再生放大和多通放大过程巾的振源进行了检测,为实现CEP的主动稳定打下基础。   5、关于超短激光脉冲对比度的提高技术进行了一些实验研究,通过“OPA+SHG”的方法将商用激光器输出脉冲的对比度提高了107量级。实验中发现了非线性过程中能量抖动和色散难以补偿的问题,需要进一步的研究解决。
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