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高强度宽带激光三倍频技术研究

高强度宽带激光三倍频技术研究

作者：吴显云四川大学

学位级别：硕士

在ICF研究中，大型钕玻璃固体激光器获得短波长激光唯一有效的途径是通过大口径KDP晶体的三倍频来实现的。因此，高功率激光的三倍频已成为ICF研究中的重要内容之一。为了进一步改善聚焦到靶面的三倍频光的均匀性，通常需要采用空间域... 详细信息

在ICF研究中，大型钕玻璃固体激光器获得短波长激光唯一有效的途径是通过大口径KDP晶体的三倍频来实现的。因此，高功率激光的三倍频已成为ICF研究中的重要内容之一。为了进一步改善聚焦到靶面的三倍频光的均匀性，通常需要采用空间域平滑技术和时间域平滑技术相结合的方式来实现光束平滑，从而有效地提高靶对激光的吸收。光束的频谱宽度越宽，则越容易实现光束匀滑化。然而，在高功率条件下，宽频带三倍频技术的主要困难是在实现高效率三倍频的同时，保持三倍频光具有一定的频带宽度。采用大口径KDP晶体对ns量级光脉冲进行三倍频时，受KDP晶体色散的影响，位相匹配条件和群速度匹配条件无法同时满足，从而使高效率的三倍频过程局限于带宽很小的范围内。因此，有必要对高效宽带三倍频技术进行研究。本文主要围绕高强度宽带三倍频方案的分析和优化开展研究工作，主要内容包括：1．建立了高强度宽带三倍频物理模型，主要考虑了近轴衍射、离散效应、群速度失配、三阶非线性效应、入射基频光振幅和位相变化、带宽以及晶体吸收等多种物理因素，编制了计算数值模拟程序，并对该程序进行了校核，证明了该程序的正确性和有效性。2．详细研究了入射基频光的带宽对三倍频转换效率的影响。在此基础上，对晶体级联、光谱角色散、啁啾匹配型、采用薄的新型非线性晶体、准相位匹配和温度相位匹配等现有的多种宽带三倍频技术进行了分析和比较，最终确定本文采用晶体级联和光谱角色散两种宽带三倍频技术进行方案分析和参数优化。3．提出了采用一块倍频晶体和两块混频晶体级联方式的Ⅰ／Ⅱ／Ⅰ类角度失谐的方案实现高效宽带三倍频，定量分析了入射基频光强度和带宽以及晶体厚度对三倍频转换效率、时间波形和光谱分布的影响，并对晶体参数进行了优化。4．针对光谱角色散方式的宽带三倍频方案，讨论了光栅角色散、入射基频光强度、带宽以及晶体厚度对三倍频转换效率、时间波形和光谱分布的影响，并对晶体参数进行了优化。

关键词：宽频带三倍频转换效率光束质量晶体级联角谱色散参数优化

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采用光栅角色散的宽带二倍频及聚焦特性分析

光子学报 2008年第2期37卷 260-264页

作者：李琨张彬吴显云王成程四川大学电子信息学院成都610061 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

针对带宽为20nm左右、中心波长为1053nm的线性啁啾宽带激光,分析了采用光栅角色散方式宽带二倍频的原理,讨论了光栅角色散性能及光栅加工误差引入的基频光位相扰动对二倍频光转换效率及聚焦特性的影响.研究结果表明:采用光栅角色散方式... 详细信息

针对带宽为20nm左右、中心波长为1053nm的线性啁啾宽带激光,分析了采用光栅角色散方式宽带二倍频的原理,讨论了光栅角色散性能及光栅加工误差引入的基频光位相扰动对二倍频光转换效率及聚焦特性的影响.研究结果表明:采用光栅角色散方式的宽带二倍频光的转换效率、脉冲宽度和带宽均明显增大;在0～22nm基频光带宽范围内,二倍频光均可保持80%左右的转换效率;对于入射基频光带宽为22nm的情况,光栅角色散率在30～80μrad/nm范围内变化时,宽带二倍频转换效率均可保持在70%以上;基频光有位相扰动时,二倍频光带宽对二倍频聚焦光斑的主瓣影响不大,但对旁瓣有一定的匀滑作用,采用光栅角色散方式宽带二倍频的聚焦光斑旁瓣的匀滑效果更为明显.

关键词：宽带二倍频光栅角色散频率啁啾位相畸变聚焦特性

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雾霾天气对红外光通信信道容量的影响研究

激光杂志 2020年第3期41卷 164-167页

作者：吴显云叶荣成都师范学院物理与工程技术学院成都611130 成都师范学院有色金属材料梯度杂化制备与性能研究所成都611130

为改善红外光通信系统,研究雾霾天气对红外光通信信道容量的影响。在两个地区分别进行红外光通信链路的架设,在晴朗天气下对架设通信链路的红外光通信信道容量进行测量,并将该组数据作为对比组数据,在不同颗粒直径即不同浓度的雾霾天气... 详细信息

为改善红外光通信系统,研究雾霾天气对红外光通信信道容量的影响。在两个地区分别进行红外光通信链路的架设,在晴朗天气下对架设通信链路的红外光通信信道容量进行测量,并将该组数据作为对比组数据,在不同颗粒直径即不同浓度的雾霾天气下,通过实验设备获取架设的红外光通信链路的红外光通信信道容量,利用本端的激光大气通信机等设备进行伪随机序列码的发送,利用对端的红外光通信链路等设备对接收的伪随机序列码进行误码分析,通过误码分析结果计算红外光通信信道容量,将所得数据作为实验组数据,对比实验组数据与对比组数据,对雾霾天气对红外光通信信道容量的影响进行分析。根据分析结果可知,随着雾霾浓度的逐渐增加,红外光通信信道容量也随之逐渐减少,雾霾浓度与红外光通信信道容量呈反比状态。雾霾天气会导致红外光通信信道容量的减少,影响红外光通信。

关键词：雾霾天气红外光通信信道容量红外光通信链路红外光信号传输

光谱角色散OPCPA中啁啾脉冲频谱整形的理论研究

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激光与光电子学进展 2018年第4期55卷 317-323页

作者：叶荣阴明吴显云钟哲强成都师范学院物理与工程技术学院四川成都611130 成都理工大学信息科学与技术学院四川成都610059 四川大学电子信息学院四川成都610064

研究了小角度情况下基于光谱角色散(ASD)方式的非共线光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)实现啁啾激光脉冲频谱整形的方法。详细讨论了角色散率对信号光各频率成分相位失配量、转换效率及放大后频谱分布的影响。当信号光中心波长为800nm,带宽为2... 详细信息

研究了小角度情况下基于光谱角色散(ASD)方式的非共线光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)实现啁啾激光脉冲频谱整形的方法。详细讨论了角色散率对信号光各频率成分相位失配量、转换效率及放大后频谱分布的影响。当信号光中心波长为800nm,带宽为20nm,在532nm抽运作用下,对耦合波方程组进行了数值模拟。其结果显示:在最佳角色散率情况下,采用ASD方式的光参量放大后,得到了约28nm带宽的双峰整形频谱。计算结果也表明:角色散率对整体的转换效率以及放大后整形的频谱分布有较大影响,适当调节抽运光与信号光之间的时延可调整放大后信号光频谱的频移。整形后的频谱分布可在一定程度上克服增益窄化、光谱红移等效应。

关键词：非线性光学光谱角色散光参量啁啾脉冲放大频谱整形相位匹配

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采用角谱色散补偿法的宽带三倍频方案分析

激光杂志 2007年第1期28卷 41-43页

作者：吴显云李琨张彬四川大学电子信息学院四川成都610064

针对线性啁啾的宽频带激光,分析了采用角谱色散(ASD)方法实现Ⅰ/Ⅱ类角度失谐的KDP晶体三倍频方案,讨论了光栅角色散、入射基频光的光强、带宽以及晶体厚度对三倍频转换效率、脉冲波形和光谱分布的影响,并对采用角谱色散补偿法的宽带三... 详细信息

针对线性啁啾的宽频带激光,分析了采用角谱色散(ASD)方法实现Ⅰ/Ⅱ类角度失谐的KDP晶体三倍频方案,讨论了光栅角色散、入射基频光的光强、带宽以及晶体厚度对三倍频转换效率、脉冲波形和光谱分布的影响,并对采用角谱色散补偿法的宽带三倍频方案参数进行了优化。研究结果表明,采用ASD方法,不仅能有效地提高带宽较宽条件下三倍频光的转换效率,而且还可以使三倍频光脉宽和带宽明显变宽、脉冲波形和光谱分布变光滑。经方案优化后,当入射基频光带宽11.2nm、光强2-6GW/cm2时的三倍频光转换效率可达到60%左右,比不采用ASD时的三倍频光转换效率提高了40%左右。

关键词：宽频带激光角谱色散谐波转换参数优化

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基于激光干涉技术的晶体畸变测量系统

激光杂志 2021年第1期42卷 170-174页

作者：吴显云叶荣张容成都师范学院物理与工程技术学院成都611130 成都师范学院有色金属材料梯度杂化制备与性能研究所成都611130

为了获得理想的晶体畸变测量结果,针对当前系统存在的问题,提出了基于激光干涉技术的晶体畸变测量系统。首先分析激光干涉技术测量晶体畸变原理;其次为实现可逆计数,设计干涉系统的信号处理流程,对干涉信号做误差补偿,确保光电探测器输... 详细信息

为了获得理想的晶体畸变测量结果,针对当前系统存在的问题,提出了基于激光干涉技术的晶体畸变测量系统。首先分析激光干涉技术测量晶体畸变原理;其次为实现可逆计数,设计干涉系统的信号处理流程,对干涉信号做误差补偿,确保光电探测器输出符合要求的信号;最后分组安装激光干涉仪,为提高测量的精准度根据优化的线性方程组,并应用最小二乘算法设计测量轨迹以及系统的角分辨率。仿真实验证明,激光干涉系统能够有效实现晶体畸变测量,其精度高。

关键词：激光干涉技术晶体畸变测量系统最小二乘法线性方程组

基于Mach-Zehnder干涉仪的扫描限幅法用于啁啾脉冲频谱整形

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光电子．激光 2018年第7期29卷 703-707页

作者：叶荣钟哲强吴显云谭航成都师范学院物理与工程技术学院四川成都611130 四川大学电子信息学院四川成都610064

为了补偿啁啾脉冲放大(CPA)中的光谱增益窄化效应,需要对种子激光脉冲进行频谱整形。基于内置KTN电光晶体的Mach-Zehnder干涉仪,提出了一种用于啁啾激光脉冲频谱整形的扫描限幅方法。从理论上分析了KTN电光晶体上加载的静态电压和动态... 详细信息

为了补偿啁啾脉冲放大(CPA)中的光谱增益窄化效应,需要对种子激光脉冲进行频谱整形。基于内置KTN电光晶体的Mach-Zehnder干涉仪,提出了一种用于啁啾激光脉冲频谱整形的扫描限幅方法。从理论上分析了KTN电光晶体上加载的静态电压和动态电压对扫描限幅装置透射谱函数的影响,并讨论了电压相对于频率变化的时延和电压自身的抖动对脉冲频谱整形效果的影响。数值结果表明:根据所需要的频谱分布可以逆算得到加载到电光晶体上的电压,从而随时间控制啁啾脉冲各频率成分的透射率,实现啁啾脉冲频谱的整形;采用所提出的扫描限幅方法,对中心波长800nm,啁啾参数等于21 230,对应带宽为20nm的一阶高斯型脉冲进行频谱整形,得到了与所需频谱分布几乎一致的近平顶形状的频谱分布;电压相对于频率变化的时延和电压自身的抖动越大,整形后的脉冲频谱分布与所需频谱相差越远。为了获得与所需频谱一致的整形频谱分布,需要尽量保证电压与频率在时间上的匹配,以及尽量减小电压的抖动。

关键词：频谱整形啁啾激光脉冲扫描限幅二次电光效应 Mach-Zehnder干涉仪