【摘要】：光學(xué)參量過(guò)程是重要的非線(xiàn)性光學(xué)過(guò)程之一,廣泛應(yīng)用于各種激光的產(chǎn)生、頻率變換和能量轉(zhuǎn)換。隨著拍瓦(1015W)類(lèi)高峰值功率激光裝置的研究和發(fā)展,光學(xué)參量過(guò)程已成為超短激光脈沖能量放大的主要技術(shù)途徑。但是,參量過(guò)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(zhuǎn)換效率,而且會(huì)影響激光脈沖的質(zhì)量,導(dǎo)致激光脈沖對(duì)比度的降低,極大地影響著強(qiáng)場(chǎng)物理的研究和高峰值功率激光的應(yīng)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(yīng)用前景,開(kāi)展部分相干光源技術(shù)研究將對(duì)于開(kāi)展強(qiáng)場(chǎng)物理實(shí)驗(yàn)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(guān)系,發(fā)展相干度可控光源技術(shù)將具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文通過(guò)分析參量熒光產(chǎn)生過(guò)程的基本物理過(guò)程,建立了適用于參量熒光的數(shù)值分析程序,設(shè)計(jì)了評(píng)價(jià)參量熒光時(shí)間相干性影響的實(shí)驗(yàn)方案,研究了泵浦激光脈沖參數(shù)對(duì)參量熒光時(shí)間相干性的影響。主要工作內(nèi)容如下:1.基于傳統(tǒng)光學(xué)參量過(guò)程的物理表述以及量子噪聲的產(chǎn)生機(jī)制,部分修改了光參量放大過(guò)程的耦合波方程以適用于參量熒光產(chǎn)生和放大;通過(guò)建立的數(shù)值模擬程序,分析了參量下轉(zhuǎn)換頻率群速度與參量熒光時(shí)間相干性的關(guān)系。研究結(jié)果表明:為了提升參量熒光的時(shí)間相干性,參量下轉(zhuǎn)換頻率之間應(yīng)保持較大的群速度走離關(guān)系;2.通過(guò)數(shù)值模擬程序,分析了參量過(guò)程中泵浦光脈寬、光強(qiáng)等對(duì)參量熒光時(shí)間相干性的影響。根據(jù)分析結(jié)果和實(shí)驗(yàn)條件,利用準(zhǔn)相位匹配晶體,設(shè)計(jì)了皮秒泵浦條件下的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)方案,完成了實(shí)驗(yàn)光路設(shè)計(jì);3.開(kāi)展了參量熒光時(shí)間相干特性的實(shí)驗(yàn)研究,測(cè)量比較了不同泵浦脈寬條件下參量熒光的時(shí)間相干特性。并采用相同結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)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(duì)參量熒光時(shí)間相干性的影響。本文的研究結(jié)果表明:泵浦光的物理參數(shù)將影響參量熒光的時(shí)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(shù)基礎(chǔ),也將為解決飛秒激光脈沖參量過(guò)程中的信噪比問(wèn)題提供借鑒意義。
【圖文】：

第一章緒論逡逑宄背景逡逑十世紀(jì)六十年代，美國(guó)科學(xué)家Ｍａｉｍａｎ研制出第一臺(tái)激光器以來(lái)，激光由于好，相千度高，方向性好，亮度高的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。為了獲得更高的激光超強(qiáng)激光技術(shù)一直是科學(xué)家們研宄的重點(diǎn)。１９６２年，世界上制成了第一臺(tái)調(diào)。到了邋８０年代，利用調(diào)Ｑ技術(shù)己經(jīng)能得到脈寬達(dá)到納秒級(jí)別，峰值功率達(dá)到１０９脈沖。而鎖模技術(shù)可以將激光脈沖壓縮至皮秒或者飛秒級(jí)別，峰值功率達(dá)近年來(lái)，得益于啁嗽脈沖放大（ＣＰＡ）［１］和光參量啁啾脈沖放大（ＯＰＣＰＡ）技術(shù)［２，激光脈沖的峰值功率己經(jīng)可以達(dá)到１０１５Ｗ級(jí)別［４，，５］。目前，國(guó)際上建立了或立許多光強(qiáng)達(dá)到相對(duì)論范疇（＞１０１８Ｗ／ｃｍ２）的大型激光裝置［６＇由這些激光裝置超短超強(qiáng)脈沖激光與靶物質(zhì)作用，其超高的能量密度可以使靶物質(zhì)產(chǎn)生等離究強(qiáng)場(chǎng)激光物理和相對(duì)論光學(xué)等領(lǐng)域提供了研究手段，對(duì)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(zhì)的情況下實(shí)現(xiàn)更高能量的放大。放大后的脈沖進(jìn)逡逑入壓縮器進(jìn)行壓縮，恢復(fù)原有的脈沖寬度，最終得到更高功率的超短超強(qiáng)激光脈沖，如逡逑圖１．１所示。逡逑ＣＰＡ技術(shù)的增益介質(zhì)為摻鈦藍(lán)寶石和釹玻璃，這些傳統(tǒng)的增益介質(zhì)存在熱效應(yīng)嚴(yán)逡逑重、增益窄化、轉(zhuǎn)換效率低以及對(duì)比度較低等缺點(diǎn)。為了克服這些缺陷，科學(xué)家們使用逡逑光學(xué)參量放大（ＯＰＡ）介質(zhì)來(lái)取代傳統(tǒng)增益介質(zhì)。ＯＰＡ技術(shù)采用非線(xiàn)性效應(yīng)來(lái)放大光脈沖，逡逑不存在實(shí)際的能級(jí)躍遷，因此能有效地克服熱效應(yīng)問(wèn)題。同時(shí)，ＯＰＡ技術(shù)還具有增益帶逡逑寬大，對(duì)比度高等優(yōu)點(diǎn)［１１］。利用ＯＰＡ技術(shù)替換ＣＰＡ技術(shù)中的傳統(tǒng)增益介質(zhì)，就形成了逡逑光參量啁啾脈沖放大（ＯＰＣＰＡ）技術(shù)［２］，該技術(shù)較好地解決了增益介質(zhì)損傷和增益光譜窄逡逑化等問(wèn)題，是目前被廣泛應(yīng)用的超短超強(qiáng)脈沖激光技術(shù)。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(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O437

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本文編號(hào)：2604178