超寬帶中紅外光參量放大技術(shù)及其應用研究.pdf

1、中紅外光參量放大的閑頻光與信號光的波長差別很大，且一個在正常色散區(qū)，一個在反常色散區(qū)，使中紅外光參量放大的增益帶寬“瓶頸”問題更加嚴重，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)合國家自科基金重大項目“高峰功率可調(diào)諧中紅外激光技術(shù)的基礎(chǔ)問題研究”的關(guān)鍵科學與技術(shù)問題開展研究，重點完成了以下幾個方面的工作，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源高精度同步問題，提出一種基于“全局

2、時鐘+電子鎖相環(huán)伺服”的改進型主動同步技術(shù)，消除了兩個激光系統(tǒng)不同時基之間的誤差與抖動帶來的影響，實現(xiàn)了兩個獨立低重復率飛秒與皮秒激光再生放大系統(tǒng)輸出脈沖的高精度、長時間穩(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)建打下了實驗基礎(chǔ)，還可廣泛應用于基于同步激光技術(shù)的抽運-探針檢測等各種實驗研究；
　　2.提出并運用“誤差傳遞關(guān)系+兩點互相關(guān)測量”的新型相對時間抖動測量方法對該同步系統(tǒng)的相對時間抖動進行

3、了精確測量，結(jié)果表明，其相對時間抖動方均值僅為0.66皮秒，為已報道同類同步系統(tǒng)的最高水平。所提出的新型同步激光相對時間抖動測量技術(shù)，解決了同步測量領(lǐng)域高精度、高可信度低重復率飛秒皮秒同步脈沖相對時間抖動的測量問題，可廣泛應用于各種同步激光系統(tǒng)的相對時間抖動的測量；
　　3.為克服中紅外光參量放大的增益帶寬“瓶頸”問題，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，增加利用了一個擴展帶寬的空間維度，從理論上來說，它擴展帶寬時只需增加晶體的橫向?qū)挾?，同時保持晶體長度不變，從而突破了當前各種光參量放大器只能在帶寬與增益之間進行平衡的“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)合多抽運源技術(shù)，比較研究了不同晶體結(jié)構(gòu)、不同抽運條件下的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到了320nm且還可以進一步擴展，此外，還可根據(jù)需要調(diào)節(jié)抽運源位置與強度對輸出光譜曲線進行補償。這種新型寬帶參量放大結(jié)構(gòu)還可廣泛運用于和頻、差頻等各種二階非線性光學參量過程；
　　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)克服了當前各種二次諧