基于光學超晶格材料的超快激光脈沖整形和壓縮研究.pdf

1、光脈沖整形可作為飛秒光脈沖產(chǎn)生的補充手段。在過去幾十年間，人們已經(jīng)發(fā)展了一系列光波形合成（或脈沖整形）方法，可根據(jù)使用要求產(chǎn)生復雜的超短光學波形。已經(jīng)證明，脈沖整形系統(tǒng)為超快光譜學，非線性光纖光學和強場物理提供了前所未有的控制超短光脈沖波形的手段。本文介紹了超短光脈沖整形的兩種辦法，第一種是即基于空間光調(diào)制器的光脈沖整形，其核心是利用模板（Mask）對在空間色散開來的各頻率成分進行平行調(diào)制，從而獲得所需的波形，它不改變脈沖的頻譜成分，被

2、稱之為位相型整形技術(shù)，這種技術(shù)一般只改變光脈沖所包含的單色光的位相。第二種是利用各種光學非線性手段展寬脈沖的頻譜寬度，然后再利用位相型整形技術(shù)來產(chǎn)生各種脈沖波形，然而有些技術(shù)將這兩步整合到一起，完成所需的功能。這個技術(shù)就是利用光學超晶格材料中的倍頻效應來進行脈沖整形與壓縮。 近年來，各種微結(jié)構(gòu)的準位相匹配材料廣泛應用于頻率轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，準位相匹配技術(shù)有很多優(yōu)點：可以利用材料較大的非線性系數(shù)，不必再使用臨界角匹配技術(shù)，不需要再利用材料

3、的雙折射，最重要的是，只需要相互作用的光在材料的透明范圍內(nèi)，利用單種材料就可以產(chǎn)生各種非線性過程，這對于倍頻超短脈沖非常具有價值，準位相技術(shù)可以設(shè)計器件的振幅和位相響應，因此這種技術(shù)非常適合脈沖整形。 在本論文中，我們從波動方程出發(fā)，在慢變包絡(luò)近似下，重新推導出了在準位相光柵中耦合波動方程的頻域表達式，給出了一般色散條件下的諧波輸出表達式，分析了在忽略GVD及以上的色散，諧波輸出的簡化表達式，詳細解釋了它對脈沖整形的意義。Gen

4、nady Imeshev等人根據(jù)這些公式給出了設(shè)計各種整形功能光柵的一般步驟，并實現(xiàn)了fs脈沖的壓縮與整形。Gennady Imeshev等人給出的這些設(shè)計方法實現(xiàn)起來有一定的難度，并且對于必須考慮高階色散條件下，設(shè)計比較繁瑣，我們仔細分析了脈沖整形與壓縮原理，并結(jié)合準位相匹配光柵的優(yōu)點，提出了另一種方案。這方案的實現(xiàn)涉及到函數(shù)優(yōu)化問題，需要用隨機搜索優(yōu)化算法來算輸出的諧波脈沖。由于搜索的空間較大，目標函數(shù)特性復雜，一般的搜索算法難以滿