超短激光脈沖在V型三能級(jí)原子介質(zhì)中的傳播及光譜特性研究.pdf

1、周期量級(jí)超強(qiáng)超短脈沖激光在介質(zhì)中傳播時(shí)展現(xiàn)出豐富的非線性光學(xué)效應(yīng)，產(chǎn)生了許多不同于納秒、皮秒時(shí)域的非線性光學(xué)現(xiàn)象，使光與物質(zhì)相互作用的研究進(jìn)入了一個(gè)全新的領(lǐng)域。通過(guò)研究超短脈沖在介質(zhì)中傳播的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，可以從微觀領(lǐng)域揭示各種非線性光學(xué)效應(yīng)的物理機(jī)制，為更好地設(shè)計(jì)和應(yīng)用激光特性、預(yù)測(cè)材料的非線性光學(xué)性質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。
　　基于光與物質(zhì)相互作用的半經(jīng)典理論，用Maxwell方程描述電場(chǎng)，用密度矩陣方程描述介質(zhì)。本論文在前人研究工作的基

2、礎(chǔ)上，對(duì)周期量級(jí)超短激光脈沖在V型三能級(jí)原子系統(tǒng)中的傳播特性和頻譜特性進(jìn)行了理論研究，全文內(nèi)容共分七章:
　　第一章綜述，概述了超短脈沖激光技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，超短激光脈沖與物質(zhì)的相互作用以及靜電場(chǎng)、量子相干控制的研究概況，并且介紹了當(dāng)前這一重要課題的研究現(xiàn)狀。
　　第二章推導(dǎo)了不采用旋波近似和慢變包絡(luò)近似下的全波麥克斯韋—布洛赫方程，并對(duì)時(shí)域有限差分法和預(yù)估校正法作了細(xì)致的闡述。
　　第三章模擬了脈寬對(duì)在不同密度介質(zhì)中

3、傳播的超短激光脈沖特性的影響。我們發(fā)現(xiàn)，脈沖未發(fā)生分裂時(shí)，隨著脈寬的增大，脈沖振幅明顯減?。划?dāng)脈沖發(fā)生分裂時(shí)，脈寬的增大加速了脈沖的分裂，脈寬愈大，脈沖分裂的子脈沖個(gè)數(shù)越多；當(dāng)脈寬??時(shí)，考慮 LFC效應(yīng)的情況下，子脈沖出現(xiàn)了時(shí)間延遲，并且p5 fs脈寬越大，延遲現(xiàn)象愈加不明顯；當(dāng)脈寬??時(shí)，不考慮 LFC效應(yīng)情況下，p5 fs子脈沖出現(xiàn)了時(shí)間延遲，并且隨著脈寬的增大，延遲現(xiàn)象愈加明顯，另外這一現(xiàn)象還和粒子數(shù)布居密切相關(guān)。
　　第

4、四章研究了脈寬對(duì)V型稠密介質(zhì)中超短脈沖和頻譜 CEP依賴性的影響。研究結(jié)果表明，脈寬較小時(shí)，脈沖分裂數(shù)目少，頻譜較寬，高頻部分顯著，CEP的變化對(duì)脈沖及頻譜的影響都較大，尤其對(duì)子脈沖間的時(shí)間間隔及頻譜高頻部分強(qiáng)度大小的影響更為顯著；隨著脈寬的增大，脈沖分裂數(shù)目增多，頻譜寬度變窄，高頻部分逐漸消失，CEP的變化對(duì)脈沖及頻譜的影響減弱。
　　第五章研究了在V型三能級(jí)原子介質(zhì)中靜電場(chǎng)對(duì)超短激光脈沖頻譜 CEP相關(guān)性的影響。研究表明，未加

5、入靜電場(chǎng)時(shí)，載波包絡(luò)相位(CEP)的變化對(duì)脈沖頻譜中較低頻率部分的強(qiáng)度有較明顯的影響，而對(duì)高頻部分的影響很微弱，頻譜平坦性和連續(xù)性較差；加入靜電場(chǎng)后，CEP對(duì)頻譜強(qiáng)度尤其是較高頻部分強(qiáng)度的影響變大，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)撵o電場(chǎng)和CEP的值可以獲得平坦性和連續(xù)性較好的超連續(xù)譜。另外，靜電場(chǎng)的加入還使得到相同頻譜分布所對(duì)應(yīng)的CEP周期由?改變?yōu)??。
　　第六章討論了單光子共振(兩個(gè)脈沖的中心頻率分別與原子系統(tǒng)兩個(gè)躍遷頻率相等)以及完全非共振

6、(兩個(gè)脈沖的中心頻率與原子系統(tǒng)兩個(gè)躍遷頻率皆不相等)情況中，在稠密 V型三能級(jí)原子介質(zhì)中，相對(duì)載波包絡(luò)相位(RECP)對(duì)雙色超短脈沖波形及頻譜演化的影響。結(jié)果表明:雙色脈沖面積較小時(shí)，RCEP對(duì)雙色脈沖的傳播形式及頻譜特性的調(diào)制作用在共振情況比在失諧情況更為顯著，但在兩種條件下脈沖在傳播過(guò)程中相應(yīng)頻譜僅略有展寬；與雙色脈沖面積較小時(shí)不同，當(dāng)雙色脈沖面積增大到一定值時(shí)，RCEP對(duì)雙色脈沖的傳播形式及頻譜特性的調(diào)制作用在失諧情況比在共振情況