基于光子晶體光纖飛秒激光系統(tǒng)的非線性頻率變換技術(shù)研究.pdf

1、以摻Y(jié)b3+大模面積光子晶體光纖飛秒激光系統(tǒng)為基頻光源,采用非線性光學(xué)頻率變換技術(shù),旨在突破增益介質(zhì)發(fā)射譜線的限制,產(chǎn)生光子晶體光纖激光器所無法直接輸出的相干輻射,將其輸出波長向短波和長波兩個方向擴展。在高重復(fù)頻率下,采用頻率上轉(zhuǎn)換的方法,將近紅外基頻光轉(zhuǎn)換為可見光和紫外波段的高功率多波長超短脈沖。而基于塊狀晶體二階非線性或石英光纖三階非線性的光參量放大、光參量振蕩以及脈沖內(nèi)拉曼散射效應(yīng)可以獲得從可見光到近紅外波段的連續(xù)可調(diào)諧飛秒激光。

2、具體研究內(nèi)容包括:
　　 1.理論研究了飛秒激光倍頻過程中限制晶體長度的因素以及群速失配對倍頻效率和脈沖寬度的影響。分析并實驗驗證了BBO晶體Ⅰ類相位匹配條件下二次諧波橢圓形橫向模場的成因及其受聚焦透鏡焦距的影響。在50 Maz的重復(fù)頻率下,利用級聯(lián)倍頻以及和頻獲得了平均功率達(dá)10.5 W的二次諧波(520 nm)、4.7 W的三次諧波(347mm)以及2.14 W、在257nm～263nm波段可連續(xù)調(diào)諧的四次諧波飛秒激光脈沖。

3、采用差頻互相關(guān)法測量了四次諧波脈沖寬度,用長度為0.8 mm和0.18 mm的BBO晶體獲得四次諧波飛秒激光的脈沖寬度分別為410 fs和120 fs。根據(jù)無截止單模特性,研究了光子晶體光纖在260nm波段的單模傳輸特性。
　　 2.對光子晶體光纖激光脈沖的二次諧波(520 nm)泵浦下的BBO晶體Ⅰ類相位匹配非共線飛秒光參量放大器進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和實驗研究。給出了寬帶相位匹配條件及相應(yīng)的最佳相位匹配角和非共線角,討論了空間走離

4、、群速失配的補償技術(shù)和方法。研究了脈沖內(nèi)拉曼散射效應(yīng)在超連續(xù)譜產(chǎn)生中的作用,并在較低功率下觀測到孤子自頻移現(xiàn)象,獲得了寬度為16 fs的孤子脈沖。以光纖展寬基頻光譜作為種子光,搭建了高重復(fù)頻率(1 MHz)非共線飛秒光參量放大系統(tǒng),實驗獲得了調(diào)諧范圍覆蓋近紅外波段830nm至1430nm的信號光及閑頻光飛秒激光脈沖,其最短脈沖寬度為62 fS。
　　 3.理論研究了基于光子晶體光纖三階非線性效應(yīng)的四波混頻原理及相位匹配方法。設(shè)計