高通量高次谐波与固体高次谐波的产生

论文摘要

基于高次谐波产生的阿秒脉冲可以测量原子内部电子的动力学行为,在凝聚态物理、光物理、原子分子物理等方面有极为重要的应用。但是现阶段单个阿秒脉冲产生的能量在皮焦耳到纳焦耳量级,只能产生单光子效应,难以产生非线性效应,大大限制了阿秒脉冲的应用。因此如何获得更高能量的阿秒脉冲是亟待解决的问题。高次谐波作为单个阿秒脉冲产生的有效方式,目前已经发展成熟,所以提出利用高通量的高次谐波来产生高通量的阿秒脉冲,本文围绕着气体的高通量高次谐波系统展开,使用高平均功率飞秒钛宝石激光放大器作为泵浦源,并在此基础上展开了中红外飞秒激光的产生与固体高次谐波的实验,综上,所做的工作内容主要有:1、从气体高次谐波的产生基本的理论出发,分析了高通量高次谐波产生的理论基础,并将整套高通量高次谐波系统搭好,系统总长9.3 m,包含6个真空腔,用于高次谐波的产生与观测。恢复了环形腔钛宝石激光再生放大器,输出功率为3 W,脉宽34 fs左右,用于检验该套高次谐波产生系统的可用性,结果良好,通过多通道板探测器（MCP）观察到了明显的高次谐波信号,验证了该套高次谐波产生系统的可用性。2、基于啁啾脉冲放大技术,通过对再生放大和多通放大进行改进,优化了激光的指向性稳定,较好的解决了多脉冲问题,提升了激光对比度情况,得到了单脉冲能量25 mJ、重复频率为1 kHz、脉宽为27.1 fs,对应峰值功率为0.92 TW的高平均功率钛宝石激光放大结果,为后面高通量高次谐波的试验与中红外飞秒激光的产生提供了泵源基础。3、以多通放大输出的单脉冲能量16 mJ、重频1 kHz、脉宽30 fs、800 nm激光为泵源进行了高通量高次谐波的产生部分的实验,首先保证了在此高功率下能产生高次谐波,多次优化光路确保观察到的谐波信号完整。对比常规镍管气体靶与千赫兹脉冲气体靶实验,研究了不同气体靶长度对高次谐波产生中相位匹配过程的影响,分析高次谐波的发散角与强度等性质。4、使用高平均功率飞秒钛宝石激光器作为泵浦源,开展了基于四级非共线光参量放大,合计在7 mJ的泵浦能量下（1 kHz）,实现了150μJ,3.6μm中红外激光产生,使用互相关的放大测量得到激光脉宽为95 fs。以此进行了氧化锌（ZnO）,单层石墨烯（Graphene）的固体高次谐波实验与单块参量晶体产生白光超连续的实验,使用的参量晶体为啁啾周期极化的掺氧化镁的铌酸锂晶体（MgO-doped Chirped Periodical Poled Lithium Niobate,MgO:CPPLN）,观察到ZnO最高9次谐波与石墨烯中偶次谐波,观察到MgO:CPPLN光谱覆盖范围400 nm到2400 nm的超连续白光激光产生,输出功率为30 mW,转化效率为46%。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘励强

导师: 王军利

关键词: 高通量高次谐波,飞秒钛宝石激光放大器,中红外飞秒激光,固体高次谐波,超连续激光

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 西安电子科技大学

分类号: TN24

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001318

总页数: 107

文件大小: 7181K

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