寬帶啁啾脈沖放大研究.pdf

1、啁啾脈沖放大(CPA)技術(shù)是獲得高功率超短激光輸出的最重要技術(shù)。但是，放大過程中存在一些不可避免的效應(yīng)，比如受到增益介質(zhì)內(nèi)的增益窄化、增益飽和、自相位調(diào)制以及色散等效應(yīng)的影響，輸出脈沖的波形和頻譜產(chǎn)生畸變，進(jìn)而嚴(yán)重影響脈沖的有效放大、壓縮及光束質(zhì)量，有必要對(duì)啁啾脈沖放大系統(tǒng)中的光傳輸放大問題進(jìn)行研究，從而為超短脈沖系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論參考。 當(dāng)輸入脈沖的寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于增益介質(zhì)帶寬時(shí)，一般采用窄帶脈沖放大模型-Frantz—Nod

2、vik模型，利用光子輸運(yùn)方程和速率方程來描述脈沖的放大過程。窄帶脈沖在均勻與非均勻加寬介質(zhì)中傳輸時(shí)，沒有很大區(qū)別，但能量的提取效率較低。因此，通過引入線性啁啾將脈沖進(jìn)行展寬，使輸入脈沖寬度與增益介質(zhì)帶寬可以比擬，可采用寬帶脈沖放大模型對(duì)放大過程進(jìn)行分析，能量提取效率提高了，但增益窄化效應(yīng)對(duì)脈沖的影響更加明顯。另外，在寬帶脈沖放大模型中，增益系數(shù)與增益介質(zhì)的帶寬與加寬線型有關(guān)。目前的研究工作都集中在均勻加寬介質(zhì)中，而在非均勻加寬介質(zhì)中的相

3、關(guān)研究相對(duì)滯后。 將脈沖在均勻加寬介質(zhì)中的放大理論方法完善到非均勻加寬介質(zhì)中，考慮增益系數(shù)中反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的加寬線型，利用線性啁啾脈沖的時(shí)間和光譜的對(duì)應(yīng)特性，將非均勻加寬介質(zhì)中的脈沖分割為眾多窄帶脈沖序列。在脈沖序列中，利用脈沖的非線性薛定諤方程和分步傅里葉方法，采用已有窄帶脈沖的處理方法對(duì)脈沖進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。通過計(jì)算比較了啁啾脈沖在非均勻加寬和均勻加寬介質(zhì)中，增益窄化、自相位調(diào)制和增益飽和等效應(yīng)對(duì)放大脈沖的影響，為了得到理想的增益脈