超快光参量过程中非线性光谱位相的产生机理与特性研究

发布时间：2023-04-22 12:47

　　自啁啾脉冲放大(CPA)和光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)方案诞生以来,超短超强激光取得了快速发展。与采用激光放大的CPA相比,OPCPA采用光参量放大(OPA),在单程增益和增益带宽方面更具优势。基于OPCPA方案,目前已经产生了峰值功率超过拍瓦、脉冲宽度短至光振荡周期量级的超短超强激光脉冲,在超快科学和强场物理等研究领域具有重要的应用价值。宽带位相匹配是OPCPA的最核心要素,它要求位相匹配条件相对信号光波长高度不敏感。通常,采用双折射晶体角度调谐实现中心波长的位相匹配;采用共线简并放大(信号与闲频光的波长相同)方式或非共线放大方式实现信号光与闲频光之间的群速度匹配(即位相匹配条件相对信号光中心波长的一阶微分为零);在某些特定波长还可实现超宽带的高阶色散不敏感位相匹配,这种“magic”位相匹配相对信号光中心波长的二阶微分为零,可支持跨倍频程的超大带宽参量放大。然而,极宽带位相匹配条件并不简单等同于极短脉冲的获取。原因是宽带OPCPA不得不容忍一定数量的位相失配,即便在“magic”位相匹配条件中,也只有信号光中心波长才具有严格位相匹配,其它波长成分均有一定程度的位相失配(在宽带位...

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 概述
    1.2 超短超强激光的发展历程
        1.2.1 锁模
        1.2.2 啁啾脉冲放大(CPA)
        1.2.3 光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)
    1.3 超快光参量过程中的非线性光谱位相问题
        1.3.1 光谱位相
        1.3.2 非线性光谱位相
    1.4 本论文主要研究内容
第二章 超快光参量放大的理论基础
    2.1 耦合波方程组
        2.1.1 线性传输方程
        2.1.2 非线性耦合波方程
    2.2 光参量增益
    2.3 位相匹配方法
        2.3.1 双折射位相匹配
        2.3.2 准位相匹配(QPM)
    2.4 增益带宽
        2.4.1 非共线位相匹配
        2.4.2 啁啾准位相匹配
    2.5 本章小结
第三章 光参量啁啾脉冲放大中的非线性光谱位相
    3.1 引言
    3.2 窄带OPA中的级联非线性
        3.2.1 小信号解析表达式
        3.2.2 渐进方程
    3.3 OPCPA中非线性光谱位相的产生机理
    3.4 非线性光谱位相的基本特征与补偿
        3.4.1 非线性光谱位相的基本特征
        3.4.2 非线性光谱位相的补偿
    3.5 本章小结
第四章 准参量啁啾脉冲放大中的非线性光谱位相
    4.1 引言
    4.2 窄带QPA中的级联非线性
        4.2.1 QPA的基本放大特性
        4.2.2 QPA的级联非线性
    4.3 宽带QPCPA中的非线性光谱位相
    4.4 本章小结
第五章 非线性光谱位相的应用——超快群速度操控
    5.1 群速度操控的基础
    5.2 啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)晶体中的OPA过程
        5.2.1 基于CPPLN晶体的耦合波方程组
        5.2.2 小信号放大特性
        5.2.3 饱和放大特性
        5.2.4 OPA在 CPPLN晶体中的级联非线性
    5.3 共振级联非线性与群速度操控
        5.3.1 级联非线性的共振
        5.3.2 信号光群延迟
        5.3.3 闲频光群延迟
        5.3.4 超快群速度操控的保真度
    5.4 和频产生过程中的群速度操控
        5.4.1 和频光的群速度操控
        5.4.2 群速度操控的优化设计
    5.5 本章小结
第六章 全文总结
    6.1 主要结论与创新点
    6.2 论文不足与未来工作展望
参考文献
攻读博士学位期间学术成果
致谢



本文编号：3797666