【摘要】：光學參量過程是重要的非線性光學過程之一,廣泛應用于各種激光的產(chǎn)生、頻率變換和能量轉換。隨著拍瓦(1015W)類高峰值功率激光裝置的研究和發(fā)展,光學參量過程已成為超短激光脈沖能量放大的主要技術途徑。但是,參量過程中自發(fā)形成的參量熒光不僅降低了激光脈沖能量放大的轉換效率,而且會影響激光脈沖的質量,導致激光脈沖對比度的降低,極大地影響著強場物理的研究和高峰值功率激光的應用。另一方面,寬光譜的參量熒光展現(xiàn)出作為低相干度光源的應用前景,開展部分相干光源技術研究將對于開展強場物理實驗研究以及抑制激光等離子體不穩(wěn)定性等方面有著特殊的意義。為此,探索參量熒光的相干特性及與其它物理量之間的內(nèi)在關系,發(fā)展相干度可控光源技術將具有重要的應用價值。本文通過分析參量熒光產(chǎn)生過程的基本物理過程,建立了適用于參量熒光的數(shù)值分析程序,設計了評價參量熒光時間相干性影響的實驗方案,研究了泵浦激光脈沖參數(shù)對參量熒光時間相干性的影響。主要工作內(nèi)容如下:1.基于傳統(tǒng)光學參量過程的物理表述以及量子噪聲的產(chǎn)生機制,部分修改了光參量放大過程的耦合波方程以適用于參量熒光產(chǎn)生和放大;通過建立的數(shù)值模擬程序,分析了參量下轉換頻率群速度與參量熒光時間相干性的關系。研究結果表明:為了提升參量熒光的時間相干性,參量下轉換頻率之間應保持較大的群速度走離關系;2.通過數(shù)值模擬程序,分析了參量過程中泵浦光脈寬、光強等對參量熒光時間相干性的影響。根據(jù)分析結果和實驗條件,利用準相位匹配晶體,設計了皮秒泵浦條件下的相應實驗方案,完成了實驗光路設計;3.開展了參量熒光時間相干特性的實驗研究,測量比較了不同泵浦脈寬條件下參量熒光的時間相干特性。并采用相同結構的準相位匹配晶體,初步研究了皮秒泵浦條件下,泵浦功率和脈寬對參量熒光時間相干性的影響。本文的研究結果表明:泵浦光的物理參數(shù)將影響參量熒光的時間相干特性,特別是在超短脈沖泵浦的條件下,這種影響將更為明顯,這將成為建立相干性可控的寬帶光源的技術基礎,也將為解決飛秒激光脈沖參量過程中的信噪比問題提供借鑒意義。
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第一章緒論逡逑宄背景逡逑十世紀六十年代，美國科學家Ｍａｉｍａｎ研制出第一臺激光器以來，激光由于好，相千度高，方向性好，亮度高的優(yōu)點而被廣泛應用。為了獲得更高的激光超強激光技術一直是科學家們研宄的重點。１９６２年，世界上制成了第一臺調。到了邋８０年代，利用調Ｑ技術己經(jīng)能得到脈寬達到納秒級別，峰值功率達到１０９脈沖。而鎖模技術可以將激光脈沖壓縮至皮秒或者飛秒級別，峰值功率達近年來，得益于啁嗽脈沖放大（ＣＰＡ）［１］和光參量啁啾脈沖放大（ＯＰＣＰＡ）技術［２，激光脈沖的峰值功率己經(jīng)可以達到１０１５Ｗ級別［４，，５］。目前，國際上建立了或立許多光強達到相對論范疇（＞１０１８Ｗ／ｃｍ２）的大型激光裝置［６＇由這些激光裝置超短超強脈沖激光與靶物質作用，其超高的能量密度可以使靶物質產(chǎn)生等離究強場激光物理和相對論光學等領域提供了研究手段，對慣性約束核聚變（ＩＣ密度物理（ＨＥＤＰ）邋［１（）］等研宄具有重要意義。逡逑ＩｎｌＭａｌ邋ｔｈｏｕ邋ｐｕｌＭ

低功率的脈沖就可以在不損傷增益介質的情況下實現(xiàn)更高能量的放大。放大后的脈沖進逡逑入壓縮器進行壓縮，恢復原有的脈沖寬度，最終得到更高功率的超短超強激光脈沖，如逡逑圖１．１所示。逡逑ＣＰＡ技術的增益介質為摻鈦藍寶石和釹玻璃，這些傳統(tǒng)的增益介質存在熱效應嚴逡逑重、增益窄化、轉換效率低以及對比度較低等缺點。為了克服這些缺陷，科學家們使用逡逑光學參量放大（ＯＰＡ）介質來取代傳統(tǒng)增益介質。ＯＰＡ技術采用非線性效應來放大光脈沖，逡逑不存在實際的能級躍遷，因此能有效地克服熱效應問題。同時，ＯＰＡ技術還具有增益帶逡逑寬大，對比度高等優(yōu)點［１１］。利用ＯＰＡ技術替換ＣＰＡ技術中的傳統(tǒng)增益介質，就形成了逡逑光參量啁啾脈沖放大（ＯＰＣＰＡ）技術［２］，該技術較好地解決了增益介質損傷和增益光譜窄逡逑化等問題，是目前被廣泛應用的超短超強脈沖激光技術。逡逑１邋ｊｏｗａ邋Ｍｍ邐１逡逑邐＿■■■■■邋■■■１六邐ｉｉ＞邐邐邐逡逑Ｓｅｅｃｊ邋“一邐ａ邐、一Ｏｕｔｐｕｔ逡逑ｐｕｆｓｅ邋Ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ
【學位授予單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O437

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本文編號：2604178