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高强度超短激光脉冲是物理、化学和生物等方面研究超快过程的重要工具。近年来,超快高功率激光脉冲的产生技术有了很大进步,尤其是在备受关注的阿秒脉冲产生以及利用阿秒脉冲研究超快物理现象方面。理论和实验证明利用载波相位稳定的超短脉冲来产生高次谐波是获得可重复的单个阿秒脉冲和研究阿秒物理现象的有效方法。作为阿秒研究项目的前端工作,我们的主要任务是产生周期量级的高强度飞秒激光脉冲驱动源,为阿秒脉冲产生和阿秒物理研究的拓展和深入提供一个先进高效的实验研究平台。
论文的主要工作包括参与搭建1kHz钛宝石多通放大器,参与脉冲腔外压缩技术的实验研究和高强度飞秒激光脉冲在固体材料中的传输特性的实验研究。论文的主要结果包括以下几个方面:
1.在原有商用激光器基础上,参与搭建一套钛宝石激光多通放大器系统,获得了输出能量>5mJ,脉冲宽度<40fs,重复频率为1kHz的超短激光脉冲。同时在多通放大器与光栅压缩器之间搭建了一套激光光束自动准直系统。
2.参与惰性气体空心光纤压缩技术的实验研究。在多通放大器完成后,入射脉冲为1.2mJ,~38fs,我们成功压缩获得>0.55mJ,<5fs的超短脉冲,已运用到后续物理实验中。
3.参与惰性气体中成丝压缩技术的实验研究。在激光多通放大器完成后,利用较高的能量进行了两级成丝压缩的方案,目前已能输出>0.7mJ,<5fs的超短脉冲。
4.实验探索了以块状透明固体材料作为光谱展宽介质的腔外压缩方法。脉冲在入射到材料之前,先让激光在氩气中成一小段丝作为空间滤波器,以改善光斑均匀性。通过啁啾镜补偿,32fs的入射脉冲被压缩到15fs。
5.实验研究并比较了圆偏振和线偏振高强度飞秒激光脉冲在正常色散材料中传输的脉冲自压缩现象。相对于线偏振光,入射激光束是圆偏振光时,可以获得更短脉宽的压缩脉冲和更窄的光谱宽度。