光学专业优秀论文光学专业优秀论文 飞秒激光在飞秒激光在 ArAr 气中的频谱展宽研究气中的频谱展宽研究关键词：飞秒激光关键词：飞秒激光 氩气氩气 频谱展宽频谱展宽 初始脉冲初始脉冲 啁啾脉冲放大系统啁啾脉冲放大系统 超连续谱超连续谱摘要：从 1970 年，R.R.Alfano 和 S.L.Shapiro 第一次测量到 400nm-700nm 的 超连续谱以来，频谱展宽的研究就成为一个热门的研究课题引起了大家的关注。 尤其是近年来，随着激光功率的不断提高和超短超强激光技术的发展，能够产 生超连续谱的介质越来越多，频谱覆盖的范围也越来越大，现在已经可以获得 频谱范围从红外覆盖到紫外的超连续谱。随着实验条件的逐步改善和超连续谱 在实验中取得的进展，超连续谱的应用潜力逐渐被挖掘。主要有激光雷达、光 通信、光谱学、生物医学及改善实验条件以获得更好的光源等方面。 当强激 光在非线性介质中传输时，由于非线性折射率会产生自聚焦，自聚焦使光强聚 集在极小的光斑里，激光的功率密度增大，当超过电离阈值时，发生电离，生 成等离子体通道。而可以在介质中传输很长的距离，而且光功率和瞬态结构保 持不变，形成所谓的光丝。光丝形成的物理机制主要有自导引模型、动焦点模 型和动态空间补偿模型。在光丝形成过程中，还伴随着频谱展宽，甚至是覆盖 范围很广的超连续谱。这主要是由自相位调制、四波混频、等离子体通道的作 用等非线性效应共同作用的结果。 考虑到要获得稳定的、覆盖范围广的超连 续谱，就有一个实验条件的最佳参数问题。研究了初始脉冲的啁啾量、初始脉 冲的能量、气体压强、聚焦长度等有关条件，确定了获得稳定的宽的超连续谱 的最佳条件，主要研究工作： 1、参与搭建和维护 Ti:Saphhire 啁啾脉冲放 大(CPA)系统，该系统输出中心频率是 800nm、重复频率为 10Hz、脉冲宽度为 25fs，单脉冲能量最大到 25mJ 的激光脉冲。研究了不同惰性气体中产生超连续 谱的情况，选择了最佳的 Ar。 2、用这套 Ti:sapphire 啁啾脉冲放大(CPA) 系统输出的激光脉冲聚焦在、Ar 气样品池中来获得超连续谱。通过研究和分析 不同条件下的超连续谱，来得到初始啁啾、脉冲能量、聚焦长度以及 Ar 气压强 对超连续谱的影响。研究结果表明：在本研究实验条件下，单脉冲能量为 20mJ、附带 2.910lt;#39;4gt;fslt;#39;2gt;正色散的 啁啾脉冲用 f=500mm 的凹面镜在 1.5m 长、2.3atm 的 Ar 气中聚焦，可以得到稳 定的频谱宽度达 10lt;#39;3gt;THz 的超连续谱。 3、还用 相同的方法研究了空气中的频谱展宽现象，发现在空气中频谱展宽不明显，但 是在改变聚焦凹面镜的焦距时，却能观察到明显的频谱展宽，焦距越大，频谱 展宽越明显。 4、另外还测量了 Ar 气中最稳定、最宽的情况下，光斑的远场 模式，其发散角仅为 3.1mrad。正文内容正文内容从 1970 年，R.R.Alfano 和 S.L.Shapiro 第一次测量到 400nm-700nm 的超 连续谱以来，频谱展宽的研究就成为一个热门的研究课题引起了大家的关注。 尤其是近年来，随着激光功率的不断提高和超短超强激光技术的发展，能够产 生超连续谱的介质越来越多，频谱覆盖的范围也越来越大，现在已经可以获得 频谱范围从红外覆盖到紫外的超连续谱。随着实验条件的逐步改善和超连续谱 在实验中取得的进展，超连续谱的应用潜力逐渐被挖掘。主要有激光雷达、光 通信、光谱学、生物医学及改善实验条件以获得更好的光源等方面。 当强激 光在非线性介质中传输时，由于非线性折射率会产生自聚焦，自聚焦使光强聚 集在极小的光斑里，激光的功率密度增大，当超过电离阈值时，发生电离，生 成等离子体通道。而可以在介质中传输很长的距离，而且光功率和瞬态结构保 持不变，形成所谓的光丝。光丝形成的物理机制主要有自导引模型、动焦点模 型和动态空间补偿模型。在光丝形成过程中，还伴随着频谱展宽，甚至是覆盖 范围很广的超连续谱。这主要是由自相位调制、四波混频、等离子体通道的作 用等非线性效应共同作用的结果。 考虑到要获得稳定的、覆盖范围广的超连 续谱，就有一个实验条件的最佳参数问题。研究了初始脉冲的啁啾量、初始脉 冲的能量、气体压强、聚焦长度等有关条件，确定了获得稳定的宽的超连续谱 的最佳条件，主要研究工作： 1、参与搭建和维护 Ti:Saphhire 啁啾脉冲放 大(CPA)系统，该系统输出中心频率是 800nm、重复频率为 10Hz、脉冲宽度为 25fs，单脉冲能量最大到 25mJ 的激光脉冲。研究了不同惰性气体中产生超连续 谱的情况，选择了最佳的 Ar。 2、用这套 Ti:sapphire 啁啾脉冲放大(CPA) 系统输出的激光脉冲聚焦在、Ar 气样品池中来获得超连续谱。通过研究和分析 不同条件下的超连续谱，来得到初始啁啾、脉冲能量、聚焦长度以及 Ar 气压强 对超连续谱的影响。研究结果表明：在本研究实验条件下，单脉冲能量为 20mJ、附带 2.910lt;#39;4gt;fslt;#39;2gt;正色散的 啁啾脉冲用 f=500mm 的凹面镜在 1.5m 长、2.3atm 的 Ar 气中聚焦，可以得到稳 定的频谱宽度达 10lt;#39;3gt;THz 的超连续谱。 3、还用 相同的方法研究了空气中的频谱展宽现象，发现在空气中频谱展宽不明显，但 是在改变聚焦凹面镜的焦距时，却能观察到明显的频谱展宽，焦距越大，频谱 展宽越明显。 4、另外还测量了 Ar 气中最稳定、最宽的情况下，光斑的远场 模式，其发散角仅为 3.1mrad。 从 1970 年，R.R.Alfano 和 S.L.Shapiro 第一次测量到 400nm-700nm 的超连续 谱以来，频谱展宽的研究就成为一个热门的研究课题引起了大家的关注。尤其 是近年来，随着激光功率的不断提高和超短超强激光技术的发展，能够产生超 连续谱的介质越来越多，频谱覆盖的范围也越来越大，现在已经可以获得频谱 范围从红外覆盖到紫外的超连续谱。随着实验条件的逐步改善和超连续谱在实 验中取得的进展，超连续谱的应用潜力逐渐被挖掘。主要有激光雷达、光通信、 光谱学、生物医学及改善实验条件以获得更好的光源等方面。 当强激光在非 线性介质中传输时，由于非线性折射率会产生自聚焦，自聚焦使光强聚集在极 小的光斑里，激光的功率密度增大，当超过电离阈值时，发生电离，生成等离 子体通道。而可以在介质中传输很长的距离，而且光功率和瞬态结构保持不变， 形成所谓的光丝。光丝形成的物理机制主要有自导引模型、动焦点模型和动态空间补偿模型。在光丝形成过程中，还伴随着频谱展宽，甚至是覆盖范围很广 的超连续谱。这主要是由自相位调制、四波混频、等离子体通道的作用等非线 性效应共同作用的结果。 考虑到要获得稳定的、覆盖范围广的超连续谱，就 有一个实验条件的最佳参数问题。研究了初始脉冲的啁啾量、初始脉冲的能量、 气体压强、聚焦长度等有关条件，确定了获得稳定的宽的超连续谱的最佳条件， 主要研究工作： 1、参与搭建和维护 Ti:Saphhire 啁啾脉冲放大(CPA)系统， 该系统输出中心频率是 800nm、重复频率为 10Hz、脉冲宽度为 25fs，单脉冲能 量最大到 25mJ 的激光脉冲。研究了不同惰性气体中产生超连续谱的情况，选择 了最佳的 Ar。 2、用这套 Ti:sapphire 啁啾脉冲放大(CPA)系统输出的激光 脉冲聚焦在、Ar 气样品池中来获得超连续谱。通过研究和分析不同条件下的超 连续谱，来得到初始啁啾、脉冲能量、聚焦长度以及 Ar 气压强对超连续谱的影 响。研究结果表明：在本研究实验条件下，单脉冲能量为 20mJ、附带 2.910lt;#39;4gt;fslt;#39;2gt;正色散的 啁啾脉冲用 f=500mm 的凹面镜在 1.5m 长、2.3atm 的 Ar 气中聚焦，可以得到稳 定的频谱宽度达 10lt;#39;3gt;THz 的超连续谱。 3、还用 相同的方法研究了空气中的频谱展宽现象，发现在空气中频谱展宽不明显，但 是在改变聚焦凹面镜的焦距时，却能观察到明显的频谱展宽，焦距越大，频谱 展宽越明显。 4、另外还测量了 Ar 气中最稳定、最宽的情况下，光斑的远场 模式，其发散角仅为 3.1mrad。 从 1970 年，R.R.Alfano 和 S.L.Shapiro 第一次测量到 400nm-700nm 的超连续 谱以来，频谱展宽的研究就成为一个热门的研究课题引起了大家的关注。尤其 是近年来，随着激光功率的不断提高和超短超强激光技术的发展，能够产生超 连续谱的介质越来越多，频谱覆盖的范围也越来越大，现在已经可以获得频谱 范围从红外覆盖到紫外的超连续谱。随着实验条件的逐步改善和超连续谱在实 验中取得的进展，超连续谱的应用潜力逐渐被挖掘。主要有激光雷达、光通信、 光谱学、生物医学及改善实验条件以获得更好的光源等方面。 当强激光在非 线性介质中传输时，由于非线性折射率会产生自聚焦，自聚焦使光强聚集在极 小的光斑里，激光的功率密度增大，当超过电离阈值时，发生电离，生成等离 子体通道。而可以在介质中传输很长的距离，而且光功率和瞬态结构保持不变， 形成所谓的光丝。光丝形成的物理机制主要有自导引模型、动焦点模型和动态 空间补偿模型。在光丝形成过程中，还伴随着频谱展宽，甚至是覆盖范围很广 的超连续谱。这主要是由自相位调制、四波混频、等离子体通道的作用等非线 性效应共同作用的结果。 考虑到要获得稳定的、覆盖范围广的超连续谱，就 有一个实验条件的最佳参数问题。研究了初始脉冲的啁啾量、初始脉冲的能量、 气体压强、聚焦长度等有关条件，确定了获得稳定的宽的超连续谱的最佳条件， 主要研究工作： 1、参与搭建和维护 Ti:Saphhire 啁啾脉冲放大(CPA)系统， 该系统输出中心频率是 800nm、重复频率为 10Hz、脉冲宽度为 25fs，单脉冲能 量最大到 25mJ 的激光脉冲。研究了不同惰性气体中产生超连续谱的情况，选择 了最佳的 Ar。 2、用这套 Ti:sapphire 啁啾脉冲放大(CPA)系统输出的激光 脉冲聚焦在、Ar 气样品池中来获得超连续谱。通过研究和分析不同条件下的超 连续谱，来得到初始啁啾、脉冲能量、聚焦长度以及 Ar 气压强对超连续谱的影 响。研究结果表明：在本研究实验条件下，单脉冲能量为 20mJ、附带 2.910lt;#39;4gt;fslt;#39;2gt;正色散的 啁啾脉冲用 f=500mm 的凹面镜在 1.5m 长、2.3atm 的 Ar 气中聚焦，可以得到稳定的频谱宽度达 10lt;#39;3gt;THz 的超连续谱。 3、还用 相同的方法研究了空气中的频谱展宽现象，发现在空气中频谱展宽不明显，但 是在改变聚焦凹面镜的焦距时，却能观察到明显的频谱展宽，焦距越大，频谱 展宽越明显。 4、另外还测量了 Ar 气中最稳定、最宽的情况下，光斑的远场 模式，其发散角仅为 3.1mrad。 从 1970 年，R.R.Alfano 和 S.L.Shapiro 第一次测量到 400nm-700nm 的超连续 谱以来，频谱展宽的研究就成为一个热门的研究课题引起了大家的关注。尤其 是近年来，随着激光功率的不断提高和超短超强激光技术的发展，能够产生超 连续谱的介质越来越多，频谱覆盖的范围也越来越大，现在已经可以获得频谱 范围从红外覆盖到紫外的超连续谱。随着实验条件的逐步改善和超连续谱在实 验中取得的进展，超连续谱的应用潜力逐渐被挖掘。主要有激光雷达、光通信、 光谱学、生物医学及改善实验条件以获得更好的光源等方面。 当强激光在非 线性介质中传输时，由于非线性折射率会产生自聚焦，自聚焦使光强聚集在极 小的光斑里，激光的功率密度增大，当超过电离阈值时，发生电离，生成等离 子体通道。