掺钛蓝宝石飞秒激光器脉冲放大技术的研究

作     者：贺晓旭 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯洵;白晋涛

授予年度：2001年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：飞秒激光放大系统 啁啾脉冲放大(CPA)掺钛蓝宝石飞秒激光器 克尔透镜自锁模 群速弥散 自相位调制 增益饱和 增益窄化 高斯型光谱设计 脉冲选单 

摘      要：由于超高强度超短脉冲在X射线激光、实验室天体物理、惯性约束核聚变 、激光粒子加速器、强场物理等前沿研究中的重要应用，正发展成为激光技术 的热点研究内容之一。啁啾脉冲放大技术作为获得超强超短脉冲一种有效的手 段而受到了高度重视，世界各国也都纷纷投入大量人力物力对其进行研究。 在硕士期间，作者参与承担了国家九五攀登计划预选项目“强场激光物理 与超快过程研究中的子课题“30fs以下TW级激光系统的研究工作。本论 文的内容如下： 一、描述了超强超短脉冲技术的发展历程，其中重点介绍了啁啾脉冲放大 技术的发展及其原理与结构。 二、分析并研究了放大系统的各个组成部分。对于放大系统的种子源----掺 钛蓝宝石飞秒激光器的原理和结构进行了仔细的研究与分析，并对其 中的群速色散、自相位调制、自锁模等问题作了详尽的分析，同时优 选出激光器稳定锁模运转的参数和条件，并得到了10fs，800mW,82MHz 的稳定锁模脉冲输出;介绍了展宽器的发展历史以及各种展宽器的优 缺点，对于放大系统的展宽器做了详尽的分析，并对展宽器展宽特性 做了研究，最后对本实验的展宽器做了介绍，并得出展宽后脉冲宽度 600ps、展宽比为6×10的展宽效果;通过运用激光放大的基本原理对 放大器中的增益饱和效应的机理进行了分析，得出了增益饱和效应与 放大通数之间的关系，这对于构建具体放大系统十分必要。通过对放 大过程中的光斑直径随放大通数的演化问题的研究，给出了抑制增益 饱和效应的办法。通过对光谱增益窄化效应的研究与分析，给出了高 斯型光谱设计在消除钛宝石飞秒激光器中增益窄化效应的分析结果， 使得窄化效应得到较好抑制;分析了放大系统的压缩器构成原理，给 出了实际的实验方案。 三、分析了放大过程中的时序检测问题与脉冲选单技术的原理。通过具体 的实验掌握了实际的监测与控制技术。