紫外極超快脈沖產(chǎn)生中的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、伴隨著CPA技術(shù)的發(fā)展，飛秒超快激光技術(shù)得到了飛速發(fā)展。尤其是在近紅外波段，飛秒激光脈沖的頻譜調(diào)制、等離子體光絲操控、高次諧波產(chǎn)生及極端超快激光脈沖產(chǎn)生等研究成為強(qiáng)場(chǎng)光物理及超快激光技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
　　 相對(duì)于近紅外波段的飛秒激光脈沖，紫外波段的飛秒脈沖具有光子能量大，聚焦特性好，電離率高和成絲閾值低等優(yōu)點(diǎn)。在高功率密度光場(chǎng)產(chǎn)生、高空間分辨成像技術(shù)拓展、等離子體光物理等領(lǐng)域有著越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景。
　　 目前高能紫外

2、激光脈沖通常是基于納秒、皮秒激光的三倍頻的技術(shù)途徑產(chǎn)生。由于目前尚未獲得合適的紫外波段激光增益介質(zhì)，三倍頻技術(shù)仍是紫外飛秒激光產(chǎn)生的主要途徑。而和頻過(guò)程的相位匹配受到色散、群速度失配等效應(yīng)的限制，是高轉(zhuǎn)換效率紫外飛秒脈沖產(chǎn)生的技術(shù)瓶頸。寬頻譜紫外脈沖的獲得，也是極端超快紫外飛秒脈沖產(chǎn)生中的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)等離子體光絲對(duì)飛秒激光脈沖參數(shù)的改善，并獲得高功率密度光場(chǎng)，又是當(dāng)前紫外飛秒脈沖研究中的另外一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)。
　　 為了獲得高能紫

3、外飛秒光源，獲得寬頻譜的紫外脈沖，獲得高功率密度的紫外飛秒光絲，本學(xué)位論文開(kāi)展了以下三方面有創(chuàng)新性的研究工作：
　　 1、高能量紫外飛秒激光脈沖的獲得：這是紫外超快強(qiáng)激光產(chǎn)生的基礎(chǔ)。我們采用了倍頻-補(bǔ)償-和頻三塊BBO晶體級(jí)聯(lián)的TH技術(shù)，使產(chǎn)生的三次諧波相對(duì)于基波的絕對(duì)轉(zhuǎn)換效率大于7％，進(jìn)一步將由CPA放大系統(tǒng)輸出的70mJ/70fs脈沖注入級(jí)聯(lián)的BBO晶體中，輸出的紫外波段的三次諧波能量可以達(dá)到單脈沖5mJ左右，通過(guò)光絲中的自

4、整理效應(yīng)，光斑模式接近高斯型。
　　 2、紫外飛秒脈沖的頻譜展寬：也是周期量級(jí)紫外超快脈沖獲得的關(guān)鍵技術(shù)之一。利用分子取向?qū)す饷}沖的頻譜調(diào)制，通過(guò)光脈沖對(duì)分子的振動(dòng)能級(jí)的激發(fā)，使得分子在空間上的排列隨時(shí)間周期性的變化。在分子取向隨時(shí)間變化的過(guò)程中，三次諧波的光譜會(huì)伴隨調(diào)制，發(fā)生紅移或藍(lán)移。我們分別在氮?dú)?，氧氣，和二氧化碳中獲得了半高全寬7nm、9nm、13nm的超寬紫外光譜，理論上可以支持10fs以下的超短紫外脈沖。