超寬帶中紅外光參量放大技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、中紅外光參量放大的閑頻光與信號(hào)光的波長(zhǎng)差別很大，且一個(gè)在正常色散區(qū)，一個(gè)在反常色散區(qū)，使中紅外光參量放大的增益帶寬“瓶頸”問(wèn)題更加嚴(yán)重，極大地限制了其輸出帶寬、轉(zhuǎn)換效率和可調(diào)諧性。本文緊密結(jié)合國(guó)家自科基金重大項(xiàng)目“高峰功率可調(diào)諧中紅外激光技術(shù)的基礎(chǔ)問(wèn)題研究”的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題開展研究，重點(diǎn)完成了以下幾個(gè)方面的工作，并取得了一些具有創(chuàng)新性的結(jié)果：
　　1.為了解決中紅外光參量放大器的種子源與抽運(yùn)源高精度同步問(wèn)題，提出一種基于“全局

2、時(shí)鐘+電子鎖相環(huán)伺服”的改進(jìn)型主動(dòng)同步技術(shù)，消除了兩個(gè)激光系統(tǒng)不同時(shí)基之間的誤差與抖動(dòng)帶來(lái)的影響，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)獨(dú)立低重復(fù)率飛秒與皮秒激光再生放大系統(tǒng)輸出脈沖的高精度、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定同步，構(gòu)建了高精度飛秒與皮秒激光同步系統(tǒng)，不僅為中紅外光參量放大系統(tǒng)的構(gòu)建打下了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，還可廣泛應(yīng)用于基于同步激光技術(shù)的抽運(yùn)-探針檢測(cè)等各種實(shí)驗(yàn)研究；
　　2.提出并運(yùn)用“誤差傳遞關(guān)系+兩點(diǎn)互相關(guān)測(cè)量”的新型相對(duì)時(shí)間抖動(dòng)測(cè)量方法對(duì)該同步系統(tǒng)的相對(duì)時(shí)間抖動(dòng)進(jìn)行

3、了精確測(cè)量，結(jié)果表明，其相對(duì)時(shí)間抖動(dòng)方均值僅為0.66皮秒，為已報(bào)道同類同步系統(tǒng)的最高水平。所提出的新型同步激光相對(duì)時(shí)間抖動(dòng)測(cè)量技術(shù)，解決了同步測(cè)量領(lǐng)域高精度、高可信度低重復(fù)率飛秒皮秒同步脈沖相對(duì)時(shí)間抖動(dòng)的測(cè)量問(wèn)題，可廣泛應(yīng)用于各種同步激光系統(tǒng)的相對(duì)時(shí)間抖動(dòng)的測(cè)量；
　　3.為克服中紅外光參量放大的增益帶寬“瓶頸”問(wèn)題，提出并研究了一種基于“扇形周期極化晶體+空間色散”的新型光參量放大器結(jié)構(gòu)，它充分發(fā)揮扇形周期極化晶體的全二維結(jié)構(gòu)

4、特性，增加利用了一個(gè)擴(kuò)展帶寬的空間維度，從理論上來(lái)說(shuō)，它擴(kuò)展帶寬時(shí)只需增加晶體的橫向?qū)挾?，同時(shí)保持晶體長(zhǎng)度不變，從而突破了當(dāng)前各種光參量放大器只能在帶寬與增益之間進(jìn)行平衡的“瓶頸”，而且還可以非常方便地與空間幅度、相位和增益調(diào)節(jié)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)光譜特性、波形的調(diào)控，加之，由于充分利用了晶體的橫向空間，特別適用于大功率甚至超大功率的光參量放大和非線性頻率變換；
　　4.結(jié)合多抽運(yùn)源技術(shù)，比較研究了不同晶體結(jié)構(gòu)、不同抽運(yùn)條件下的330

5、0nm中紅外啁啾脈沖光參量放大器的增益帶寬與光譜特性，數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，基于扇形周期極化晶體與空間色散技術(shù)的中紅外光參量啁啾脈沖放大器的增益帶寬達(dá)到了320nm且還可以進(jìn)一步擴(kuò)展，此外，還可根據(jù)需要調(diào)節(jié)抽運(yùn)源位置與強(qiáng)度對(duì)輸出光譜曲線進(jìn)行補(bǔ)償。這種新型寬帶參量放大結(jié)構(gòu)還可廣泛運(yùn)用于和頻、差頻等各種二階非線性光學(xué)參量過(guò)程；
　　5.借鑒新型超寬帶光參量放大光路結(jié)構(gòu)，提出并研究了一種新型超寬帶二次諧波產(chǎn)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了當(dāng)前各種二次諧