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《飞秒钛宝石放大激光脉冲的载波包络相位测量与控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第57卷第12期2008年12月物理学报Vol.57,No.12,December,200810003290200857(12)775305ACTAPHYSICASINICA2008Chin.Phys.Soc.飞秒钛宝石放大激光脉冲的载波*包络相位测量与控制1)1)2)1)朱江峰杜强王向林滕浩1)1)2)韩海年魏志义侯洵1)(中国科学院物理研究所,北京100190)2)(西安交通大学陕西省信息光子技术重点实验室,西安710049)(2008年4月22日收到;2008年8月27日收到修改稿)通过对重复频率为1kHz的放大飞秒激光脉冲的
2、光谱干涉实验,结合傅里叶变换进行了载波包络相位漂移的实验研究.在此基础上利用锁相环反馈控制技术实现了对载波包络相位的精密锁定,锁定后的激光脉冲稳态相位均方根误差小于80mrad,锁定时间超过3h.同时在理论上分析了光谱干涉测量放大激光脉冲载波包络相位的原理,给出了光谱干涉信号与载波包络相位的关系.关键词:飞秒钛宝石放大器,载波包络相位,光谱干涉,超连续PACC:4280W,4260,4265K,4265M振荡器输出的飞秒激光脉冲CEP漂移的精密控制.1引言相比常规自参考技术,针对10fs以下宽谱飞秒脉冲的差频技术采用单块非线性晶体代替光子晶体光纤当超短激光脉冲的脉冲宽度短至
3、仅仅包含若干实现光谱的展宽及CEP漂移频率的拍频测量,从而个光学周期的时候,其脉冲包络和载波电场之间的消除了光子晶体光纤引入的不稳定性及高相位噪相对相位(简称载波包络相位(carrierenvelopephase,声,具有结构紧凑、调节方便、锁定时间长等优点.因简记为CEP))就成为一个十分重要的问题,CEP在此近年来在飞秒激光振荡器的CEP漂移频率控制很大程度上决定了周期量级超短激光脉冲的电场形研究中,差频技术更为人们所青睐.[1]状.理论和实验研究证明,具有稳定CEP的飞秒尽管目前已能用上述方法长时间稳定地控制飞[2,3][46]激光脉冲在光学频率梳、阿秒物理、强场物
4、秒激光振荡器输出脉冲的CEP漂移,但是对通过啁[7]理等科学领域具有非常重要的应用.飞秒脉冲啾脉冲放大(CPA)技术获得的高能量放大激光脉冲CEP的漂移是由振荡器中色散元件的存在引起的,而言,由于在放大过程中材料的色散、环境的热涨由于激光脉冲群速度与相速度的不同以及激光功率落、光束指向的改变以及激光能量的抖动等因素,都[12]的波动,导致脉冲相位的变化和激光脉冲光谱成分会使放大激光脉冲的CEP发生变化,而在高次谐发生漂移.通常飞秒脉冲CEP对周围环境很敏感,波合成阿秒及某些强场物理应用中,对驱动飞秒脉诸如温度、气流、振动、抽运功率甚至噪声的变化都冲CEP的稳定性及复现性要求很
5、高.为此,如何高[8,9]会导致CEP发生漂移.近年来,利用自参考技术精度控制放大激光脉冲的CEP,已经成为目前热门[10,11]和差频技术均测量到了高对比度的飞秒脉冲的研究内容之一.对于重复频率在1kHz左右的放6CEP漂移信号,然后通过锁相环电路驱动声光调制大飞秒脉冲,不能像飞秒振荡器输出10Hz飞秒脉器来改变钛宝石振荡器的抽运功率,已经实现了对冲那样直接采用拍频的方法测量CEP漂移频率,通*国家自然科学基金(批准号:60490281,60578027,60608003)和中国科学院知识创新工程重要方向性项目(批准号:KJCXSWW14)资助的课题.通讯联系人.E
6、mail:zywei@aphy.iphy.ac.cn7754物理学报57卷[13]常采用光谱干涉的方法获取CEP信息,然后利用冲经过色散介质(例如透镜、晶体等)时,短波部分经[14]反馈电路通过声光调制器控制种子光抽运功率历一个延时∀,从而导致产生一个相移exp(-j∀),或者通过改变展宽器或压缩器中光栅之间的距那么由短波部分激发的一阶电偶极矩变成[15](1)(1)离进行补偿.P∀()=exp[j(-∀+CE)]!A().(6)本文通过对重复频率为1kHz的钛宝石CPA系由麦克斯韦方程可知,基频光的长波部分的二次谐(2)统输出的放大飞秒激光脉冲的光谱展
7、宽,首先测量波电场ESH()与二阶电偶极矩P()存在2的了展宽光谱中长波分量的倍频光与同频率的短波分相移,它们的关系可表示为量的光谱干涉信号,并以该光谱干涉信号的傅里叶E(2)SH()#jP().(7)变换结果为依据,利用锁相环反馈控制的声光调制根据(6),(7)式,可以得到基频光的短波部分和长波器实时调制种子光的抽运功率,实现了对放大激光的二次谐波相叠加的光谱强度表达式为脉冲CEP的精确控制,控制后的放大激光脉冲的稳(1)(2)2I()#P∀()+jP()态相位均方根误差为73mrad
