飛秒激光在Ar氣中的頻譜展寬研究.pdf

1、從1970年，R.R.Alfano和S.L.Shapiro第一次測量到400nm-700nm的超連續(xù)譜以來，頻譜展寬的研究就成為一個熱門的研究課題引起了大家的關(guān)注。尤其是近年來，隨著激光功率的不斷提高和超短超強(qiáng)激光技術(shù)的發(fā)展，能夠產(chǎn)生超連續(xù)譜的介質(zhì)越來越多，頻譜覆蓋的范圍也越來越大，現(xiàn)在已經(jīng)可以獲得頻譜范圍從紅外覆蓋到紫外的超連續(xù)譜。隨著實驗條件的逐步改善和超連續(xù)譜在實驗中取得的進(jìn)展，超連續(xù)譜的應(yīng)用潛力逐漸被挖掘。主要有激光雷達(dá)、光通信

2、、光譜學(xué)、生物醫(yī)學(xué)及改善實驗條件以獲得更好的光源等方面。 當(dāng)強(qiáng)激光在非線性介質(zhì)中傳輸時，由于非線性折射率會產(chǎn)生自聚焦，自聚焦使光強(qiáng)聚集在極小的光斑里，激光的功率密度增大，當(dāng)超過電離閾值時，發(fā)生電離，生成等離子體通道。而可以在介質(zhì)中傳輸很長的距離，而且光功率和瞬態(tài)結(jié)構(gòu)保持不變，形成所謂的光絲。光絲形成的物理機(jī)制主要有自導(dǎo)引模型、動焦點模型和動態(tài)空間補(bǔ)償模型。在光絲形成過程中，還伴隨著頻譜展寬，甚至是覆蓋范圍很廣的超連續(xù)譜。這主要是

3、由自相位調(diào)制、四波混頻、等離子體通道的作用等非線性效應(yīng)共同作用的結(jié)果。 考慮到要獲得穩(wěn)定的、覆蓋范圍廣的超連續(xù)譜，就有一個實驗條件的最佳參數(shù)問題。研究了初始脈沖的啁啾量、初始脈沖的能量、氣體壓強(qiáng)、聚焦長度等有關(guān)條件，確定了獲得穩(wěn)定的寬的超連續(xù)譜的最佳條件，主要研究工作： 1、參與搭建和維護(hù)Ti:Saphhire啁啾脈沖放大(CPA)系統(tǒng)，該系統(tǒng)輸出中心頻率是800nm、重復(fù)頻率為10Hz、脈沖寬度為25fs，單脈沖能量最

4、大到25mJ的激光脈沖。研究了不同惰性氣體中產(chǎn)生超連續(xù)譜的情況，選擇了最佳的Ar。 2、用這套Ti:sapphire啁啾脈沖放大(CPA)系統(tǒng)輸出的激光脈沖聚焦在、Ar氣樣品池中來獲得超連續(xù)譜。通過研究和分析不同條件下的超連續(xù)譜，來得到初始啁啾、脈沖能量、聚焦長度以及Ar氣壓強(qiáng)對超連續(xù)譜的影響。研究結(jié)果表明：在本研究實驗條件下，單脈沖能量為20mJ、附帶2.9×10<'4>fs<'2>正色散的啁啾脈沖用f=500mm的凹面鏡在1