【摘要】：超短脈沖具有超高的峰值功率和極窄的脈沖寬度,因此成為人們探究光與物質(zhì)相互作用,追蹤微觀世界超快變化的強(qiáng)有力工具。超短脈沖傳輸特性研究作為超短脈沖應(yīng)用的基礎(chǔ)也就變得尤為重要,但由于超短脈沖具有時(shí)空耦合效應(yīng),對(duì)其傳輸特性的研究成為一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題。本文以超短脈沖的特征參數(shù),角色散、空間啁啾、波前傾斜、時(shí)間啁啾、相位為研究對(duì)象,基于光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX的光線追跡模塊,研究超短脈沖特征參數(shù)經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的變化。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,結(jié)合光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX的光線追跡模塊,根據(jù)超短脈沖特征參數(shù)的定義,發(fā)展出一套數(shù)值計(jì)算超短脈沖特征參數(shù)的宏程序,可以計(jì)算任意形狀脈沖通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后的脈沖特征參數(shù);其次,將宏程序應(yīng)用于棱鏡、光柵系統(tǒng),研究了脈沖特征參數(shù)隨棱鏡參數(shù)、光柵參數(shù)和入射條件的變化特征,計(jì)算結(jié)果表明超短脈沖的特征參數(shù)隨著棱鏡材料色散的增大而增大,隨著入射角的增大而減小,同時(shí)超短脈沖的特征參數(shù)隨著光柵常數(shù)的增大而減小,隨著入射角的增大而減小,但其中波前傾斜角是個(gè)例外,變化趨勢(shì)與其他參數(shù)的變化趨勢(shì)相反。再次,利用宏程序優(yōu)化設(shè)計(jì)了四棱鏡超短脈沖壓縮系統(tǒng),研究系統(tǒng)的群速度色散隨系統(tǒng)參數(shù)、玻璃材料的變化,表明低色散的玻璃材料有利于控制系統(tǒng)的群速度色散,能有效降低超短脈沖的畸變。最后,根據(jù)系統(tǒng)對(duì)波前傾斜和時(shí)空啁啾的限制,利用宏程序建立評(píng)價(jià)函數(shù),設(shè)計(jì)了寬帶脈沖倍頻系統(tǒng),所得系統(tǒng)保證了出射倍頻脈沖無(wú)時(shí)空啁啾。
[Abstract]:Ultrashort pulse has high peak power and very narrow pulse width, so it has become a powerful tool to study the interaction between light and matter and track the ultrafast changes in the micro-world. As the basis of ultrashort pulse application, the study of ultrashort pulse transmission characteristics has become particularly important, but because ultrashort pulse has space-time coupling effect, the study of its transmission characteristics has become a complex problem. In this paper, the characteristic parameters of ultrashort pulse, character dispersion, spatial chirp, wavefront tilt, time chirp and phase are taken as the object of study. The light tracing module based on optical design software ZEMAX is used to study the change of characteristic parameters of ultrashort pulse through optical system. The main contents are as follows: firstly, according to the definition of the characteristic parameters of ultrashort pulse, a set of macro program is developed to calculate the characteristic parameters of ultrashort pulse by combining the ray tracing module of optical design software ZEMAX, according to the definition of characteristic parameters of ultrashort pulse. The characteristic parameters of an arbitrary shape pulse passing through an optical system can be calculated. Secondly, the macro program is applied to the prism and grating system, and the variation characteristics of pulse characteristic parameters with prism parameters, grating parameters and incidence conditions are studied. The results show that the characteristic parameters of ultrashort pulse increase with the increase of material dispersion of prism and decrease with the increase of incidence angle, and the characteristic parameters of ultrashort pulse decrease with the increase of grating constant. The angle of incidence decreases with the increase of incident angle, but the slope angle of wavefront is an exception, and the variation trend is opposite to that of other parameters. Thirdly, a four-prism ultrashort pulse compression system is designed by using a macro program. The variation of group velocity dispersion with system parameters and glass material is studied. It is shown that the low dispersion glass material is beneficial to control the group velocity dispersion of the system. It can effectively reduce the distortion of ultrashort pulse. Finally, according to the limitation of the system to the wavefront tilt and the space-time chirp, the evaluation function is established by using the macro program, and the broadband pulse frequency doubling system is designed. The obtained system ensures that the output frequency doubling pulse has no space-time chirp.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN78

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本文編號(hào)：2371989