非單色光抽運(yùn)的光參量啁啾脈沖放大的 帶寬及增益特性研究

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------非單色光抽運(yùn)的光參量啁啾脈沖放大的帶寬及增益特性研究第57卷第5期2008年5月100023290Π2008Π57(05)Π2981206物　理　學(xué)　報(bào)ACTAPHYSICASINICAVol.57,No.5,May,2008ν2008Chin.Phys.Soc.非單色光抽運(yùn)的光參量啁啾脈沖放大的3帶寬及增益特性研究劉華剛　章若冰　朱　晨　柴　路　王清月(天津大學(xué)精密儀器與光電子工

2、程學(xué)院,光電信息技術(shù)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津　300072)(2007年8月23日收到;2007年9月25日收到修改稿)??　　采用傅里葉變換的方法將脈沖光分解成不同的頻率成分,值求解模型.研究了非單色抽運(yùn)光對(duì)光參量啁啾脈沖放大的小信號(hào)增益.非單色抽運(yùn)光降低參量放大的增益水平,但同時(shí)可提高增益帶寬,,.還進(jìn)、.關(guān)鍵詞:,,,PACC:4265K,,過(guò)求解三波耦合方程來(lái)研究OPA和OPCPA的帶寬——————————————————————————————————————--------------------------------------------------

3、----------------------------------------------11引[1]言,飛秒激光因具有極窄的脈沖寬度和極高和增益特性.然而在有關(guān)三波耦合方程的求解模型中,一般都是把抽運(yùn)光作為單色或準(zhǔn)單色的準(zhǔn)直光束來(lái)處理的.但在實(shí)際的脈沖激光放大系統(tǒng)中,所采用的抽運(yùn)光都不是理想的單色平面波.在光場(chǎng)的空間分布上,抽運(yùn)光是帶有一定發(fā)散角的高斯光束.有關(guān)發(fā)散光束對(duì)光參量過(guò)程中增益及帶寬的影響,文獻(xiàn)[21—24]對(duì)此作了系統(tǒng)地研究和分析,本文將研究非單色光抽運(yùn)的OPCPA的帶寬及增益特性.我們認(rèn)為進(jìn)行這方面的研究有如下兩種意義.首先,將抽運(yùn)光作為單色光和準(zhǔn)單色

4、光來(lái)處理,在抽運(yùn)光的脈寬很寬時(shí),這種近似是合理的,但當(dāng)脈寬進(jìn)入皮秒、亞皮秒甚至飛秒時(shí)[25—27]自從1981年,人們首次獲得飛秒量級(jí)的激光脈沖以來(lái)的峰值功率,在超快光學(xué)以及強(qiáng)場(chǎng)物理等研究領(lǐng)域[2—4]獲得了廣泛的應(yīng)用.而飛秒光參量放大(OPA)因?yàn)榫哂泻軐挼脑鲆鎺捯约案采w從紫外到中紅外波段的調(diào)諧范圍[2,4],大大地?cái)U(kuò)展了飛秒激光的頻率范圍和應(yīng)用領(lǐng)域.光參量啁啾脈沖放大技術(shù)(OPCPA)是將啁啾脈沖放大(CPA)的原理應(yīng)用于飛秒OPA,采用高增益、寬帶的非線性晶體取——————————————————————————————————————-------------

5、-----------------------------------------------------------------------------------代傳統(tǒng)的激光增益介質(zhì),它集OPA和CPA的優(yōu)點(diǎn)于一身,具有單程增益高、極寬的增益帶寬、連續(xù)可調(diào)諧、放大信噪比高等特性,使之成為獲取高能量、連續(xù)可調(diào)諧的飛秒激光脈沖的最有效的方法之一[4—9],實(shí)際上抽運(yùn)光的譜寬就不[27]能忽略,此時(shí)就必須考慮抽運(yùn)光譜寬的影響.此外通過(guò)研究非單色光抽運(yùn)的OPCPA的帶寬和增益特性,有利于我們探求抽運(yùn)光的譜寬對(duì)OPCPA增益以及增益帶寬的影響,從而將抽運(yùn)光的譜寬作為增加增益帶

6、寬的因素.這對(duì)于實(shí)現(xiàn)支持高增益、窄脈寬的飛秒激光脈沖放大具有積極意義.本文采用傅里葉變換的方法,將非單色抽運(yùn)光近似地分解成若干單色光之和,建立新的耦合方程組并用標(biāo)準(zhǔn)四階Runge2Kutta算法求解.研究了非單色光抽運(yùn)情況下OPCPA大信號(hào)以及小信號(hào)的增益特性,分析了抽運(yùn).目前采[4]用OPCPA技術(shù)獲得的最大峰值功率可達(dá)350TW.[10—16]而非共線光參量放大(NOPA)、消色差相位匹[17,18][19,20]配(APM)、雙光束抽運(yùn)OPA等技術(shù)在OPCPA中的應(yīng)用,使得OPCPA可以獲得更寬的增益————————————————————————————————

7、——————------------------------------------------------------------------------------------------------帶寬,現(xiàn)已可支持脈寬僅幾個(gè)光學(xué)周期的飛秒激光放大.OPA是典型的三波耦合過(guò)程.在理論上可以通3國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(批準(zhǔn)號(hào):G1999075201),高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金(批準(zhǔn)號(hào):20030056021)資助的課題.??通訊聯(lián)系人.E2mail:liuhg2007@gmail.com2982物　　理　　學(xué)　　報(bào)57卷光譜寬對(duì)