超短激光脈沖在V型三能級原子介質(zhì)中的傳播及光譜特性研究.pdf

1、周期量級超強超短脈沖激光在介質(zhì)中傳播時展現(xiàn)出豐富的非線性光學(xué)效應(yīng)，產(chǎn)生了許多不同于納秒、皮秒時域的非線性光學(xué)現(xiàn)象，使光與物質(zhì)相互作用的研究進入了一個全新的領(lǐng)域。通過研究超短脈沖在介質(zhì)中傳播的動力學(xué)過程，可以從微觀領(lǐng)域揭示各種非線性光學(xué)效應(yīng)的物理機制，為更好地設(shè)計和應(yīng)用激光特性、預(yù)測材料的非線性光學(xué)性質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。
　　基于光與物質(zhì)相互作用的半經(jīng)典理論，用Maxwell方程描述電場，用密度矩陣方程描述介質(zhì)。本論文在前人研究工作的基

2、礎(chǔ)上，對周期量級超短激光脈沖在V型三能級原子系統(tǒng)中的傳播特性和頻譜特性進行了理論研究，全文內(nèi)容共分七章:
　　第一章綜述，概述了超短脈沖激光技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，超短激光脈沖與物質(zhì)的相互作用以及靜電場、量子相干控制的研究概況，并且介紹了當前這一重要課題的研究現(xiàn)狀。
　　第二章推導(dǎo)了不采用旋波近似和慢變包絡(luò)近似下的全波麥克斯韋—布洛赫方程，并對時域有限差分法和預(yù)估校正法作了細致的闡述。
　　第三章模擬了脈寬對在不同密度介質(zhì)中

3、傳播的超短激光脈沖特性的影響。我們發(fā)現(xiàn)，脈沖未發(fā)生分裂時，隨著脈寬的增大，脈沖振幅明顯減小；當脈沖發(fā)生分裂時，脈寬的增大加速了脈沖的分裂，脈寬愈大，脈沖分裂的子脈沖個數(shù)越多；當脈寬??時，考慮 LFC效應(yīng)的情況下，子脈沖出現(xiàn)了時間延遲，并且p5 fs脈寬越大，延遲現(xiàn)象愈加不明顯；當脈寬??時，不考慮 LFC效應(yīng)情況下，p5 fs子脈沖出現(xiàn)了時間延遲，并且隨著脈寬的增大，延遲現(xiàn)象愈加明顯，另外這一現(xiàn)象還和粒子數(shù)布居密切相關(guān)。
　　第

4、四章研究了脈寬對V型稠密介質(zhì)中超短脈沖和頻譜 CEP依賴性的影響。研究結(jié)果表明，脈寬較小時，脈沖分裂數(shù)目少，頻譜較寬，高頻部分顯著，CEP的變化對脈沖及頻譜的影響都較大，尤其對子脈沖間的時間間隔及頻譜高頻部分強度大小的影響更為顯著；隨著脈寬的增大，脈沖分裂數(shù)目增多，頻譜寬度變窄，高頻部分逐漸消失，CEP的變化對脈沖及頻譜的影響減弱。
　　第五章研究了在V型三能級原子介質(zhì)中靜電場對超短激光脈沖頻譜 CEP相關(guān)性的影響。研究表明，未加

5、入靜電場時，載波包絡(luò)相位(CEP)的變化對脈沖頻譜中較低頻率部分的強度有較明顯的影響，而對高頻部分的影響很微弱，頻譜平坦性和連續(xù)性較差；加入靜電場后，CEP對頻譜強度尤其是較高頻部分強度的影響變大，通過選擇適當?shù)撵o電場和CEP的值可以獲得平坦性和連續(xù)性較好的超連續(xù)譜。另外，靜電場的加入還使得到相同頻譜分布所對應(yīng)的CEP周期由?改變?yōu)??。
　　第六章討論了單光子共振(兩個脈沖的中心頻率分別與原子系統(tǒng)兩個躍遷頻率相等)以及完全非共振

6、(兩個脈沖的中心頻率與原子系統(tǒng)兩個躍遷頻率皆不相等)情況中，在稠密 V型三能級原子介質(zhì)中，相對載波包絡(luò)相位(RECP)對雙色超短脈沖波形及頻譜演化的影響。結(jié)果表明:雙色脈沖面積較小時，RCEP對雙色脈沖的傳播形式及頻譜特性的調(diào)制作用在共振情況比在失諧情況更為顯著，但在兩種條件下脈沖在傳播過程中相應(yīng)頻譜僅略有展寬；與雙色脈沖面積較小時不同，當雙色脈沖面積增大到一定值時，RCEP對雙色脈沖的傳播形式及頻譜特性的調(diào)制作用在失諧情況比在共振情況