溫度控制飛秒激光在惰性氣體中成絲的研究.pdf

1、高能量周期級飛秒脈沖是指脈沖能量在毫焦、亞毫焦量級，脈沖寬度在一到兩個光學周期（800nm對應2.67 fs脈沖）的光脈沖。高能量周期級飛秒脈沖在科學與技術研究領域中發(fā)揮著越來越大的作用，比如在原子和分子動力過程中的時間分辨測量、高次諧波和阿秒脈沖產生等等。目前高能量、周期量級光脈沖的獲取主要集中于采用充氣空心光纖技術、成絲光譜展寬技術以及啁啾參量放大技術。而成絲技術是其中實驗系統(tǒng)最簡單、輸出脈沖能量較高的一種。但是，成絲是一種不穩(wěn)定狀

2、態(tài)，常常過渡為多絲或者無絲，使光束質量變壞。本論文中，我們提出并實驗驗證了溫度控制成絲展寬光譜的新技術。 在惰性氣體（本實驗用氬氣）中，光束在焦點處有最大的峰值功率，因此最容易形成多絲，而遠離焦點的地方則因光束峰值功率較低不易成絲。溫度梯度方案的原理和目的在于：在焦點附近加熱氣體會使此處的氣體密度降低，進而非線性系數降低，自聚焦閾值提高，使多絲的形成得到抑制。而遠離焦點處原本不易成絲的地方這時卻因為氣體密度增加而非線性系數增大，

3、可以形成單絲。這樣我們就可以在較高能量脈沖輸入時抑制多絲的產生并增加非線性作用的距離，使光譜相比在均勻溫度下得到更好的展寬。 我們制作了方案中所需要的溫控和加熱裝置，對加熱裝置的性能和加熱氣體時的各個參數進行了測試，證實溫接近線性分布。在溫度控制飛秒脈沖在惰性氣體中成絲的實驗中，我們驗證了焦點附近局部形成溫度梯度對多絲形成的抑制作用，研究了氣壓、溫度、加熱位置、能量等因素對成絲的影響，并最終得到了能量較高（大于1mJ），光譜較寬