非单色光抽运的光参量啁啾脉冲放大的 带宽及增益特性研究

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------非单色光抽运的光参量啁啾脉冲放大的带宽及增益特性研究第57卷第5期2008年5月100023290Π2008Π57(05)Π2981206物　理　学　报ACTAPHYSICASINICAVol.57,No.5,May,2008ν2008Chin.Phys.Soc.非单色光抽运的光参量啁啾脉冲放大的3带宽及增益特性研究刘华刚　章若冰　朱　晨　柴　路　王清月(天津大学精密仪器与光电子工

2、程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津　300072)(2007年8月23日收到;2007年9月25日收到修改稿)??　　采用傅里叶变换的方法将脉冲光分解成不同的频率成分,值求解模型.研究了非单色抽运光对光参量啁啾脉冲放大的小信号增益.非单色抽运光降低参量放大的增益水平,但同时可提高增益带宽,,.还进、.关键词:,,,PACC:4265K,,过求解三波耦合方程来研究OPA和OPCPA的带宽——————————————————————————————————————--------------------------------------------------

3、----------------------------------------------11引[1]言,飞秒激光因具有极窄的脉冲宽度和极高和增益特性.然而在有关三波耦合方程的求解模型中,一般都是把抽运光作为单色或准单色的准直光束来处理的.但在实际的脉冲激光放大系统中,所采用的抽运光都不是理想的单色平面波.在光场的空间分布上,抽运光是带有一定发散角的高斯光束.有关发散光束对光参量过程中增益及带宽的影响,文献[21—24]对此作了系统地研究和分析,本文将研究非单色光抽运的OPCPA的带宽及增益特性.我们认为进行这方面的研究有如下两种意义.首先,将抽运光作为单色光和准单色

4、光来处理,在抽运光的脉宽很宽时,这种近似是合理的,但当脉宽进入皮秒、亚皮秒甚至飞秒时[25—27]自从1981年,人们首次获得飞秒量级的激光脉冲以来的峰值功率,在超快光学以及强场物理等研究领域[2—4]获得了广泛的应用.而飞秒光参量放大(OPA)因为具有很宽的增益带宽以及覆盖从紫外到中红外波段的调谐范围[2,4],大大地扩展了飞秒激光的频率范围和应用领域.光参量啁啾脉冲放大技术(OPCPA)是将啁啾脉冲放大(CPA)的原理应用于飞秒OPA,采用高增益、宽带的非线性晶体取——————————————————————————————————————-------------

5、-----------------------------------------------------------------------------------代传统的激光增益介质,它集OPA和CPA的优点于一身,具有单程增益高、极宽的增益带宽、连续可调谐、放大信噪比高等特性,使之成为获取高能量、连续可调谐的飞秒激光脉冲的最有效的方法之一[4—9],实际上抽运光的谱宽就不[27]能忽略,此时就必须考虑抽运光谱宽的影响.此外通过研究非单色光抽运的OPCPA的带宽和增益特性,有利于我们探求抽运光的谱宽对OPCPA增益以及增益带宽的影响,从而将抽运光的谱宽作为增加增益带

6、宽的因素.这对于实现支持高增益、窄脉宽的飞秒激光脉冲放大具有积极意义.本文采用傅里叶变换的方法,将非单色抽运光近似地分解成若干单色光之和,建立新的耦合方程组并用标准四阶Runge2Kutta算法求解.研究了非单色光抽运情况下OPCPA大信号以及小信号的增益特性,分析了抽运.目前采[4]用OPCPA技术获得的最大峰值功率可达350TW.[10—16]而非共线光参量放大(NOPA)、消色差相位匹[17,18][19,20]配(APM)、双光束抽运OPA等技术在OPCPA中的应用,使得OPCPA可以获得更宽的增益————————————————————————————————

7、——————------------------------------------------------------------------------------------------------带宽,现已可支持脉宽仅几个光学周期的飞秒激光放大.OPA是典型的三波耦合过程.在理论上可以通3国家重点基础研究发展规划(批准号:G1999075201),高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20030056021)资助的课题.??通讯联系人.E2mail:liuhg2007@gmail.com2982物　　理　　学　　报57卷光谱宽对