《时间分辨光谱》PPT课件

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1、自由讨论：1，什么是Fourier变换？2，什么是光泵？3，描述脉冲光的物理参量有哪些？单位分别是什么？4，什么是幅度调制？可以利用什么办法实现？会出现什么结果？5，什么是光的相干？6，测量脉冲光的仪器有哪些？第十一章时间分辨激光光谱超短激光脉冲的产生超短激光脉冲的测量寿命测量Pump-probe技术光谱分辨：时间分辨：空间分辨高分辨Fourier变换取自《数学手册》p.188高斯线型半高宽半周期超快现象激发态的消激发；非平衡态向热平衡态的弛豫；分子预解离；飞秒化学；视觉过程；光合作用；………….第9.1节超短激光脉冲的

2、产生非相干光源的脉冲宽度受激发（放电）电子线路脉宽的限制(ms,ns)；而超短光脉冲的产生借助于激光的相干性，可远小于电学脉宽也可以小于泵浦光脉冲(fs,as)。一、脉冲激光的时间线型脉冲激发Pp(t)导致脉冲粒子数反转N(t)，从而产生脉冲激光输出PL(t)，但是激光PL(t)又降低粒子数反转N(t)Pp(t)N(t)受激发射激光PL(t)N(t)i,k<<p宽脉冲激光染料激光器i,k<<p,i>k自熄火激光N2激光器I,k>>p多尖峰脉冲激光灯泵红宝石激光器泵浦光上

3、升时间基态i粒子数保持，激发态k粒子容易清除，在光泵光减少之前，激光已经停止和泵浦光步调一致，稳定光脉冲粒子数反转快速建立，受激辐射破坏粒子数反转二、调Q高损耗、低Q值低损耗、高Q值目的：消除尖峰效应，产生强的窄脉冲激光。原理：抽运过程中Q值低，当反转粒子数达到最大值时突然提高Q值，此时增益比降低了的阈值高许多，振荡场迅速建立，产生雪崩过程，受激辐射很快耗尽反转粒子数。1，快速转动腔镜，实现Q开关2，利用电光效应调Q电光效应：电场使晶体的介电张量发生变化，导致折射率n变化（光率体发生畸变）。二次(平方)电光效应[Kerr

4、效应]一次(线性)电光效应[Pockel效应]偏振旋转角a，实验装置图b，短脉冲图P1,P2偏振方向交叉：三、腔倒空目的：从CW激光器中产生脉冲序列原理：连续运转(CW)时Q值高，激光输出小，腔内功率高；突然降低Q值，腔内储存的能量很快释放，形成脉冲。第一次经过晶体：折射透射第二次M3反射经过晶体：折射透射折射率正比于声波调制幅度经过M2,prism反射输出虚线缺点：在脉冲线性里面，包含频率调制信号脉宽脉冲重复率举例四、激光器的锁模目的：获得更窄更强的激光脉冲原理：在一般的脉冲或调Q激光器中，各振荡纵模独立输出能量，模之

5、间的位相关系不固定，输出为功率相加(mP)。锁模是使各振荡模满足频域相干叠加条件：（1）模间隔一定；（2）相对位相固定。这样多纵模在腔内时间相干、振幅叠加，使得总功率出现时间上相对集中短脉冲(ps)。主动锁模：用电光、声光元件进行调幅（损耗）、调相。被动锁模：放置饱和吸收材料于腔内自发锁模：多个纵模间的非线性作用调Q：几十几百倍2L/c腔倒空：2L/c锁模：2L/mc(m为模数)模间距（周期）自由光谱程主动锁模调制器振幅（损耗）调制单色光幅度调制频率两边带腔模如果调制频率等于腔模间隔如果多次经过声光调制器这些模式相

6、干震荡，相位耦合，在t时候到达最大时，经过2d/c时也到达最大声光调制器调制幅度透过光强透过光强幅度如果对应下一个腔模频率增益宽度模式间隔震荡模式数量输出光强总幅度对应下一个腔模幅度模式间隔脉宽5个模式锁定15个模式锁定被动锁模腔内非线性饱和吸收材料的周期性饱和原理（起伏模型）：自发辐射（光强无规起伏）非线性饱和效应吸收材料对弱的吸收大对强的吸收小产生周期脉冲(

7、应，输出脉冲比泵浦脉冲短：可以获得<1ps的光脉冲脉宽氩离子激光器泵浦燃料激光器输出不同方式产生短脉冲激光五、飞秒激光的产生1、碰撞脉冲锁模（colliding-pulsemodelocking,CPM）在环形腔中，放大A1和吸收A2点间距为总长的1/4。两相反方向传播的光脉冲在吸收A2处叠加。形成相涨相干，形成驻波。1，吸收介质薄，光通过时间短～400fs(d<100um)2，在驻波中，光强吸收少，光弱吸收大脉冲压窄。两脉冲部分重叠，光强和吸收调制大两脉冲完全重叠，光强和吸收调制小2、Kerr透镜锁模Kerrlens

8、modelocking,KLM(<100fs)折射率电场诱导非线性极化1，光强处诱导折射率大，光更加汇聚Kerrlensfocusing2，脉冲入射光时间脉冲上中间部分的光较强，Kerr汇聚效果更加明显，对应与空间分别的中间部分。3，利用光阑将空间周围低光强部分虑掉，相当于将时间脉冲上脉冲头和脉冲尾虑掉脉宽压窄3