超短脈沖放大過程中的脈寬和光譜特性論-在線瀏覽
2025-02-24 02:39本頁面
【正文】 .................................. 7 2．激光脈沖放大過程中的脈寬和光譜特性 .................................................................. 8 超短脈沖傳輸?shù)幕纠碚撝R(shí) ....................................................................... 8 脈沖寬度和光譜寬度 ........................................................................... 8 光脈沖電場(chǎng)的表示 .............................................................................. 8 光脈沖傳輸?shù)姆匠? .............................................................................. 8 超短脈沖激光在傳輸和放大過程中的自相位調(diào)制效應(yīng)（ SPM）和群速度色散效應(yīng)（ GVD）對(duì)脈寬和光譜的影響 ................................................................................................ 9 自相位調(diào)制效應(yīng)和群速度色散效應(yīng) ....................................................... 9 與 GVD 在超短脈沖激光在放大過程中對(duì)脈寬和光譜特性的影響。 脈寬已經(jīng)達(dá)到幾個(gè)光學(xué)周期周期的水平。 超短脈沖激光成了科學(xué)世界的前沿話題。從而可以根據(jù)研究找出這些非線性效應(yīng)對(duì)脈寬及光譜的影響機(jī)制，采取對(duì)應(yīng)的科技手段，按人類及研究的需要。 超短脈沖激光在其傳輸過程和放大過程中，當(dāng)其在介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)有一些非線性效應(yīng)發(fā)生。這兩種非線性效應(yīng)，會(huì)使超短脈沖激光的光譜產(chǎn)生壓縮或放大的效果。為了更好準(zhǔn)確地研究超短脈沖激光，我們要人為地消除一些非線性效應(yīng)對(duì)脈寬及光譜的影響。實(shí)驗(yàn)室一般采用棱鏡介質(zhì)減弱非線性效應(yīng)，對(duì)脈寬進(jìn)行壓縮和放大。在放大的過程，自相位調(diào)制與群速度色散效應(yīng)對(duì)脈寬的展寬程度有相加強(qiáng)的作用，有些非線性效應(yīng)，如介質(zhì)的增益和窄化效應(yīng)，以及 SPM 效應(yīng)，對(duì)超短脈沖激光的輸出帶寬的影響很 小。 研究的意義 ： 在介紹研究意義之前，首先讓我們來認(rèn)識(shí)一下什么樣的脈沖激光叫做超短脈沖激光。又因?yàn)槌堂}沖激光在放大過程易產(chǎn)生一些非線性效應(yīng)，如自相位調(diào)制（ SPM）效應(yīng)，各群速度色散效應(yīng)（ GVD），這些效應(yīng)可以引起超短脈沖激光的脈寬和帶寬的大小。以便今后可以通過人為的改變實(shí)驗(yàn)條件，來減小超短脈沖激光在介質(zhì)中傳輸時(shí)非線性效應(yīng)如 SPM 和 GVD 對(duì)脈寬和光譜特性的影響。 例如人類已經(jīng)通過研究得到了一種寬帶摻鋇寶石激光晶體。對(duì)超短脈沖 的研究從古到今，超短脈沖在帶寬上可以小于 4fs(1fs=1015s)。因此可以通過對(duì)超短脈沖激光的研究我們 可以得到高功率，高光強(qiáng)，高能量的激光。這種超高功率，超高聚焦光強(qiáng)的激光是探索在十分特別條件下物質(zhì)行為的重大科學(xué)研究的基本手段。從便用此裝置在將來更好地服務(wù)于 7 / 13 超短脈沖放大過程中的脈寬和光譜特性 7 人類。 8 / 13 超短脈沖放大過程中的脈寬和光譜特性 8 2．激光脈沖放大過程中的脈寬和光譜特性 超短脈沖傳輸?shù)幕纠碚撝R(shí) 在介紹超短脈沖激光在介質(zhì)中傳輸?shù)幕纠碚撝R(shí)之前，讓我先認(rèn)識(shí)一下什么叫超短脈沖激光的脈沖寬度和光譜寬度。 脈沖寬度和光譜寬度 在物理學(xué)中，光脈沖寬度 rp定義為光脈沖強(qiáng)度分布最大值 1/2 的全寬度（ FWHM），而光脈沖的光譜寬度 Δ WP則定義為光脈沖強(qiáng)度分布的全寬度即（ FWHM）。光脈沖寬度可以有另一種定義：脈沖寬度 T 為脈沖強(qiáng)度分布最大值 1/2的 1/e,而光譜寬度 Δ W 為光譜強(qiáng)度最大值的 1/2 的 1/e 倍。即光脈沖和光譜特性可以通過傅里葉變換彼此相關(guān)的。光譜寬度和脈沖寬度滿足關(guān)系： (1) (2) 式中 CB=,T0= ?p/ √ (對(duì)高斯波形分布 ) 光脈沖電場(chǎng)的表示 電磁場(chǎng)光波及電磁波可以用電場(chǎng)隨時(shí)間和空間的變化來完全表示出來。 ( )是與時(shí)間 t 有關(guān)的相位， 為載頻頻率。這里我們便引入了一個(gè)新的概念。負(fù)啁啾定義為 ( ) 。 光脈沖傳輸?shù)姆匠? 光脈沖的傳輸，實(shí)際上就是光這種物質(zhì)在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)。以便 9 / 13 超短脈沖放大過程中的脈寬和光譜特性 9 可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程一目了然地概括出物體做運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)及規(guī)律。 光脈沖在介質(zhì)中的傳輸，由于光脈沖也是一種電磁信號(hào)，所以光脈沖在
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