宽带啁啾脉冲激光非线性传输过程中的时空微扰研究

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1、学校代号：10532学号：S07101042密级：普通湖南大学硕士学位论文l7‘15j7宽带啁啾脉冲激光非线性传输过程中的时空微扰研究诠室握童旦期；2Q!Q生三月!Q旦诠室签趱旦期；2Q!Q生§胃2三旦Thestudyofspatiotemporalperturbationinthenonlinearpropagationofbroadbandchirpedpulselaser。缪乃ⅣGCanhuaB．E．(QingDaoUniversityofScienceandTechnology)2007Athesissubmittedi

2、npartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringmInformationandCommunicationEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorFUXiquanMay,2010㈣4舢4Ⅲ—●胛5M2M7腓1●胂Y湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本

3、论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相

4、应方框内打“√”)日期忍剧9年上月弓9日日期：』沏口年f月3o日●LI■l●I-■●■■●lolIll■『●】●■■■■●_l●-●●I●1宽带啁啾脉冲激光非线性传输过程中的时窄微扰研究摘要随着激光技术和超快光学的发展，激光脉冲的频谱宽度从窄带迈向宽带。由于宽带脉冲激光具有一些新的特点，如时间宽度很窄、峰值功率高和频带很宽，因此在非线性传输过程中表现出新的特点。自聚焦是激光脉冲非线性传输过程中的一个基本问题，也是困扰高功率激光系统性能的一个主要因素。宽带脉冲激光是突破这些限制的重要技术路径，而且锁模和啁啾脉冲放大技术是激光光学中

5、两大核心技术，因此激光脉冲的传输放大都与脉冲啁啾相关。所以，研究宽带啁啾脉冲激光非线性传输过程中的时空微扰特性，无论从技术理论上还是实际需求都是有意义的。本文在已有的自聚焦研究基础上，从两方面研究了宽带脉冲激光的传输特性：首先，基于非线性Schr6dinger方程推导出大啁啾脉冲的传输方程，利用微扰理论进行线性稳定性分析，分析了啁啾脉冲激光的时空不稳定性。理论上比较清楚地阐述了宽带脉冲激光在大啁啾情况下，其时空噪声的相互影响与相互作用情况及脉冲啁啾对噪声微扰调制的影响，发现在相同y厶(非线性系数与峰值强度乘积)的情况下脉冲啁啾对

6、噪声调制的增长没有直接影响。同时在实验上利用非线性介质对啁啾脉冲的空间小尺度自聚焦过程进行了部分验证，也在数值上对宽带啁啾脉冲的时间噪声调制的增长进行了模拟分析，发现大啁啾情形下啁啾或带宽对微扰调制基本无影响，该结论与实验结果都与理论分析基本一致。其次，结合齐次平衡原理和F展开技术研究了具有分布式系数的广义(3+1)维非线性Schr6dinger方程的周期行波解及时空孤子解。随后对解在不存在时间维度、不存在空间维度及时空维度都存在的情况分别进行了分析，重点分析了孤子波情形，并对时空孤子的不稳定性进行了研究。结果表明，孤子波的形式

7、与所采用的Jacobi椭圆函数和椭圆模数的值以及衍射系数和色散系数有关，而其幅度则与衍射系数、色散系数及啁啾有关；时空维度下，当衍射系数与色散系数为分布式系数即随传输方向作周期性变化且二者相同时，解能稳定传输，而其他情形下，解是不稳定的。关键词：宽带脉冲激光；小尺度自聚焦；时空不稳定性；啁啾；微扰调制；时空孤子IIAbstractWiththedevelopmentoflasertechnologyandultrafastoptics，thefrequencyspectrumwidthoflaserpulseadvancesto

8、thewidebandfromthenarrowband．Asthebroadbandpulsed-laserhassomenewfeatures，suchasthepulsewidthisverynarrow,highpeakpowerandbroadband