一、5.4TW/46fs级台式钛宝石超短超强激光系统（论文文献综述）
陈培荣[1]（2017）在《高时间对比度飞秒再生放大器的研究》文中研究说明自20世纪80年代以来,随着飞秒激光的问世和各种激光技术的不断进步,并且由于近代以来人们对强场光物理、快速点火装置、太赫兹等前沿领域研究的迫切需要,世界各国研究的激光系统都是向着更短脉冲宽度,更强功率,更高光束品质和更大规模的方向不断探索进步。啁啾脉冲放大（chirped pulse amplification,CPA）技术的问世使得人们看到了获得高功率超短飞秒激光的希望,也极大的推动了超短超快激光技术的前进。本论文主要研究了包括飞秒激光再生放大器的设计、架设、以及提高时间对比度和稳定度的方法。此套再生放大器采用啁啾脉冲放大技术,主要有展宽器、隔离器、放大器、饱和吸收体、脉冲延时器以及压缩器部分组成,该系统设计将原本需要两级放大系统才能产生的高时间对比度激光脉冲整合在一级放大中就可以实现,这样极大节省了空间和成本。振荡器为整个放大器提供种子光源,泵浦激光为放大器提供了泵浦光源。脉冲延展器将输入的种子光的脉冲宽度在时间域上延展开,从而降低了脉冲的峰值功率,避免了由于放大后的脉冲峰值功率过高而造成自聚焦、晶体热透镜等一系列的非线性效应,也避免了光学元件的损坏。为了获得高时间对比度的飞秒激光脉冲,此再生放大器采用的是环型谐振腔的设计,通过普克尔盒和脉冲延时器来控制脉冲的选单和倒空的时间顺序,脉冲在谐振腔内循环放大几个周期后先经过饱和吸收体进行滤波,得到高时间对比度的脉冲,然后进入展宽器将脉冲在时间域上展宽后再次进入谐振腔内进行二次放大,将二次放大后的脉冲送入压缩器进行时域上的压缩,以此得到高时间对比度的飞秒激光脉冲。本论文先介绍了飞秒激光再生放大技术的研究进展情况以及该技术产品的应用,再来从实验的理论、设计出发,介绍了整个激光系统的实验装置以及所需的主要光学元器件的工作原理,然后着重讲述了关于整个实验过程的准备、架设以及调试的过程,再来详细分析了实验数据以及可能会影响到实验结果的一系列因素,最后对本实验研究进行了总结概括,并提出了未来可行的改进方案。
陈慧丽[2]（2014）在《频率啁啾脉冲激光衍射特性研究》文中认为超短脉冲激光具有高时间分辨率和丰富的频谱,在超快成像和激光光谱学等领域得到了广泛应用。线性啁啾脉冲激光是频率线性变化的一种超短脉冲激光,在高功率激光获得、激光雷达和激光测距等领域有重要应用。由于宽光谱特性,人们可使用棱镜或光栅等光学色散元件对啁啾脉冲进行整形。因此,啁啾脉冲激光的传输和衍射特性研究对于拓展超短脉冲激光新型应用有重要意义。本文从一维耦合波方程出发,详细研究了啁啾脉冲激光经单层体光栅和多层体光栅系统的衍射特性。分析了体全息光栅的特征参数如光栅周期、光栅厚度以及多层体全息光栅系统的结构参数对啁啾脉冲激光衍射的影响。并基于多层体全息光栅的衍射特性设计了两种线性啁啾脉冲激光的分束和整形装置。本文的第一部分概述了超短脉冲激光和啁啾脉冲激光的基本理论,介绍了超短脉冲激光的研究现状以及啁啾脉冲激光的重要应用。本文的第二部分建立了线性啁啾脉冲激光经体全息光栅衍射的理论模型,求解了耦合波方程,分析了体全息光栅的光栅厚度、光栅周期等参数变化对线性啁啾脉冲激光衍射特性的影响,分析了不同入射脉宽和啁啾参数的线性啁啾脉冲激光的衍射光谱分布和群延迟特性。本文的第三部分利用矩阵光学理论建立了现行啁啾脉冲激光经多层体全息光栅理论模型,求解了耦合波方程,然后讨论了多层体全息光栅系统的各层光栅间隔、光栅厚度等参数的变化对啁啾脉冲激光衍射的影响,分析了线性啁啾脉冲激光经多层体全息光栅系统的衍射特性。本文的第四部分基于多层体全息光栅系统设计了啁啾脉冲激光的两种分束与整形装置。第一种装置是由复用体全息光栅对啁啾脉冲激光进行分束,然后对分束后的超短脉冲激光进行整形滤波,从而得到不同中心波长,不同频率分布的多束超短脉冲激光。第二种装置是利用多层的体全息光栅对不同入射参数的啁啾脉冲激光进行整形,然后利用2层体全息光栅进行分束。
许金山[3]（2009）在《基于环型腔的泵浦光增强型光参量放大研究》文中认为由于超短超强脉冲激光在物理、生物和化学领域的巨大应用前景,超短脉冲放大已经成为当前最热门的研究领域之一。光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术以其单程增益高,增益带宽大,预脉冲水平低及无热畸变、光束质量好等优点,迅速成为激光脉冲能量放大的主要方法。本文主要对长脉宽泵浦光抽运下的光参量放大系统进行研究,着重解决脉宽不匹配OPA系统中泵浦光利用率低、增益饱和和反泵浦等问题。针对这此问题,本文提出了一种基于环型腔的泵浦光增强型光参量再生放大方法。环型腔结构为高增益、高转化效率光参量放大（OPA）的进行提供了很好的条件:因为参量增益、转化效率不仅和泵浦光强有关,还和晶体的长度及泵浦光与种子光的时间匹配有关,在基于环型腔结构的OPA系统中,一方面环型腔的特殊结构增加光了泵浦光强,降低的饱和增益的阀值;另一方面光脉冲在腔内传播一周后又回到原来的位置上,可以和非线性晶体进行多次作用,使得泵浦光能量得到充分利用,提高了抽运效率。本论文的研究工作主要包括以下几个方面:1.在深入分析光参量放大原理的基础上,研究了相位匹配条件、参量带宽对放大脉冲输出能量、压缩能力等的影响。理论研究及数值实验表明,在非共线结构下,OPA只有运行在近简并状态下,才能具有最大的参量带宽。2.相位匹配是光参量作用有效进行的必要条件。本论文分析了参量作用中相位匹配的基本原理,并通过数值法计算了常见非线性晶体在共线、非共线结构下的相位匹配角。3.针对OPA系统中的脉宽不匹配问题,本论文提出了一种基于环型腔的多通光参量放大方法。通过对两腔夹角的设计,实现了具有最佳参量带宽的OPA系统。4.针对多通参量过程中的增益饱和问题,运用光叠加原理,提出了利用环型腔对泵浦光脉冲进行叠加增强的方法,并在理论上分析了该方法的合理性,同时给出了腔长的设计原理。数值实验表明该方法能够显着地提高系统的增益量:相同泵浦光强下增益量增加2.2倍,同时达到相同增益量所需的晶体长度大大减少。5.提出了一种新型的激光脉冲能量放大方法:泵浦光增强型多通光参量啁啾脉冲再生放大方法。通过数值实验表明,该方法对以Nd:YAG为泵浦源的OPA系统能明显提高转化效率,达到32%。
邓青华[4]（2009）在《光参量啁啾脉冲放大系统关键技术研究》文中指出近年来发展起来的光参量啁啾脉冲放大（Optical Parametric Chirped Pulseamplification,简称OPCPA）技术,具有大增益带宽、高增益、介质长度小、热效应小、高脉冲对比度等优点,是实现更短脉宽、更高峰值功率激光脉冲输出的新技术。OPCPA系统的一个重要应用是取代高能拍瓦系统中的钛宝石再生高增益系统。为了从OPCPA高增益系统得到高输出稳定性和高光束质量的放大信号光,提出了以光参量放大器系统优化设计为基础,稳定且高光束质量的泵浦光为保证的解决思路。泵浦光通常是产生放大后再经倍频过程获得的,因而泵浦光的产生、放大、倍频过程都将影响泵浦光特性,需对各个环节进行研究优化。另外,OPCPA高增益系统输出信号光将作为后续放大系统的种子光源,为了抑制后面放大过程中的增益窄化效应,种子光源还必须进行频谱整形。所以本论文主要致力于光参量放大器系统设计技术、与信号光精确同步的泵浦光产生和放大技术、泵浦光稳定倍频技术、利用OPCPA过程进行脉冲频谱整形技术等关键技术的研究,取得了较多具有创新意义的成果。论文主要内容有:1.光参量啁啾脉冲放大器设计技术研究在推导出描述光参量啁啾脉冲放大过程三波耦合方程的基础上,建立了三种简化模拟计算模型:单色平面波模型、平面波模型和单色光模型。这些模型既能单独应用于光参量啁啾脉冲放大过程中相关问题研究,也能综合应用于非线性晶体长度确定等问题研究,为光参量放大器系统设计研究奠定了理论基础。在这些模型基础上,先系统地分析研究了光参量放大器系统设计中的两个根本问题——单级光参量放大器设计问题和光参量放大器级间耦合问题,确立了有效的优化设计方法,得到了一系列规律性结论;然后分别就光参量啁啾脉冲放大输出信号光的稳定性、近场分布、信噪比的影响因素进行分析,并分别提出有效的解决措施。2.泵浦光产生和放大技术研究在多个关键单元技术取得创新性研究成果的基础上,设计了焦耳级泵浦光产生和放大系统,该系统能对泵浦光进行稳定、均匀放大。这些成果包括:1)利用锁相同步方案,实现了泵浦光种子脉冲与高能拍瓦系统种子光之间的精密同步;2)分别就二极管阵列侧面抽运钕玻璃棒状放大器和二极管阵列端面抽运钕玻璃片状放大器中的储能沉积分布提出一套评价分析方法。这两套评价方法为泵浦光放大系统中关键放大器单元的优化设计提供了评价指标体系;3)完成二极管阵列侧面抽运钕玻璃棒状放大器抽运过程模拟计算软件,就二极管阵列侧面抽运钕玻璃放大器的抽运构型和其它相关参数进行优化。根据优化设计结果加工的二极管阵列抽运φ2mm、φ3mm钕玻璃放大器,在抽运功率为7.4kW时分别得到了40倍、10倍的高增益。这些放大器抽运耦合效率高且增益均匀性好;4)就二极管阵列端面抽运大口径放大器提出了拟球面二极管阵列加空心导管耦合的耦合方式,建立了三维模拟程序对这种耦合方式的特点进行模拟分析并完成了25KW二极管阵列泵浦钕玻璃片状放大器耦合结构的优化设计。完成片状钕玻璃器中ASE分析软件,对二极管阵列端面抽运钕玻璃片状放大器增益介质的相关参数进行优化;5)将最简化的非线性薛定谔方程与考虑热化效应和下能级弛豫效应的速率方程组结合起来,对设计的泵浦光放大系统输出能量和波形变化进行模拟分析。将泵浦光放大系统输出方波时所需初始入射波形指导任意波形发生器整形脉冲产生调试过程,能实现理想方形泵浦光输出。6)针对增益介质内增益具有一定空间分布、光束斜入射至增益介质等复杂情况下的放大过程,建立了相应的物理模型进行模拟分析。利用该模型完成了十二程钕玻璃片状放大器光路的优化设计。3.泵浦光稳定倍频技术研究用理论分析和数值模拟方法对位相失配法、偏振失谐法和倍频注入法等三种能实现倍频泵浦光稳定输出方法的可行性进行分析研究,结果表明:这三种倍频稳定输出方法除了能改进输出倍频光强稳定性外,还能有效减小倍频光的空间调制和时间波形调制,提高倍频泵浦光的光束质量,泵浦光时间波形调制的减小最终能提高光参量啁啾脉冲放大系统的输出信噪比。4.光参量啁啾脉冲放大过程脉冲频谱整形技术研究利用光参量啁啾脉冲放大过程来实现脉冲频谱整形,其主要特点在于能将光参量啁啾脉冲放大过程和脉冲频谱整形结合起来,属于无损耗光谱整形方法,并且能简化整个高能拍瓦系统结构。根据该思想,提出了过饱和放大法和位相失配法两种频谱整形方法。分析和计算结果证明了这两种频谱整形方法的可行性,通过分析还发现每种整形方法中均能通过调整光参量啁啾脉冲放大过程的相关参量对频谱整形效果进行控制,因而利用光参量啁啾脉冲放大过程实现脉冲频谱整形方法具有灵活、方便的优点。本论文的创新点和进步点主要体现在如下几个方面:1.就光参量啁啾脉冲放大系统中非线性晶体长度确定问题,创新性地提出三步走逐步逼近方案。利用这种三步走方法确定最佳非线性晶体长度,不仅效率高,而且精度高。并提出在光参量啁啾脉冲放大过程中引入适当的相位失谐角对最稳输出时所需晶体长度进行调谐,以弥补晶体长度加工精度不够的缺点,从而真正能够在实际光参量啁啾脉冲放大系统中获得稳定输出。2.分别就二极管阵列侧面抽运钕玻璃棒状放大器和二极管阵列端面抽运钕玻璃片状放大器中的储能沉积分布提出一套评价分析方法。在二极管阵列端面抽运钕玻璃片状放大器设计研究过程中,提出了拟球面二极管阵列加导管耦合的新型耦合方式。通过对这种耦合方式的耦合特性进行模拟分析的基础上发现:这种耦合方式不但能实现较高的耦合效率,在增益介质中能实现均匀的抽运储能分布,而且这种耦合方式灵活方便,对许多参数具有较大的容限。这种新型耦合方式的提出将为大能量、高功率激光器的研制起到积极的促进作用;3.将二维增益分布放大模型扩展到三维增益分布放大模型,此模型能对增益有三维空间分布、光束沿一定角度入射至增益介质等复杂情况下的放大过程进行模拟分析,该模型中:当光束在自由空间传输时,应用自由空间传输算法对该过程进行模拟计算;当光束进入增益介质进行传输放大时,应用光线追迹算法对光束在增益介质中的传输放大过程进行模拟计算。相对于已有的只考虑增益二维分布的放大物理模型,该物理模型能对实际激光系统输出光束近场进行更准确的模拟计算。4.为了解决光参量啁啾脉冲放大系统泵浦光稳定性问题,创新性地提出了位相失配方法、偏振失谐方法、倍频注入方法等三种能实现倍频泵浦光稳定输出的方法。由于倍频稳定方法能减小泵浦光时间波形调制,而近年来的研究表明泵浦光脉冲时间波形上的调制是减小光参量啁啾脉冲放大系统输出信噪比的重要原因,本文还提出了利用稳定倍频输出方法提高光参量啁啾脉冲放大系统输出信噪比的新思路。5.提出了与光参量啁啾脉冲放大过程相结合的过饱和放大法和位相失配法两种新的频谱整形方法。虽然本文是针对OPCPA高增益系统开展研究的,但其中的许多分析研究方法和研究成果能应用于全OPCPA超强超短激光系统中。
蔺玉珂[5]（2007）在《宽带啁啾脉冲放大研究》文中认为啁啾脉冲放大（CPA）技术是获得高功率超短激光输出的最重要技术。但是，放大过程中存在一些不可避免的效应，比如受到增益介质内的增益窄化、增益饱和、自相位调制以及色散等效应的影响，输出脉冲的波形和频谱产生畸变，进而严重影响脉冲的有效放大、压缩及光束质量，有必要对啁啾脉冲放大系统中的光传输放大问题进行研究，从而为超短脉冲系统的优化设计提供理论参考。当输入脉冲的宽度远远小于增益介质带宽时，一般采用窄带脉冲放大模型—Frantz-Nodvik模型，利用光子输运方程和速率方程来描述脉冲的放大过程。窄带脉冲在均匀与非均匀加宽介质中传输时，没有很大区别，但能量的提取效率较低。因此，通过引入线性啁啾将脉冲进行展宽，使输入脉冲宽度与增益介质带宽可以比拟，可采用宽带脉冲放大模型对放大过程进行分析，能量提取效率提高了，但增益窄化效应对脉冲的影响更加明显。另外，在宽带脉冲放大模型中，增益系数与增益介质的带宽与加宽线型有关。目前的研究工作都集中在均匀加宽介质中，而在非均匀加宽介质中的相关研究相对滞后。将脉冲在均匀加宽介质中的放大理论方法完善到非均匀加宽介质中，考虑增益系数中反转粒子数的加宽线型，利用线性啁啾脉冲的时间和光谱的对应特性，将非均匀加宽介质中的脉冲分割为众多窄带脉冲序列。在脉冲序列中，利用脉冲的非线性薛定谔方程和分步傅里叶方法，采用已有窄带脉冲的处理方法对脉冲进行数值计算。通过计算比较了啁啾脉冲在非均匀加宽和均匀加宽介质中，增益窄化、自相位调制和增益饱和等效应对放大脉冲的影响，为了得到理想的增益脉冲，并根据计算结果提出相应的措施加以避免。脉冲的压缩在啁啾脉冲放大系统中也同样重要。研究了光栅对压缩器的结构、原理，并分析了二阶色散量φ2随入射角、光栅间距的变化情况，然后分别讨论了当脉冲通过压缩器后，增益窄化、自相位调制和增益饱和等效应对压缩后脉冲的影响。
王红斌[6]（2007）在《超短超强激光与气体团簇相互作用实验研究》文中研究说明最近几年来，超短脉冲激光与团簇相互作用的理论和实验研究一直是一个非常活跃的领域。团簇靶具有体密度大，激光吸收率高（＞80％），无残骸等特点，激光与其相互作用能产生高能离子（MeV量级），中子以及非常强的X射线辐射。因此，研究这种相互作用对激光核聚变和X射线激光研究等有重大意义。论文首先对激光技术的发展以及由此产生的一门崭新学科一超强超短激光与物质相互作用（或称为强场物理）的研究进展作了简单介绍，重点介绍了国内外团簇源的制备、诊断和激光与团簇相互作用实验的进展；简单介绍了团簇的定义、特点等基本知识，并用数值方法对团簇源的特性进行了模拟计算；全面地阐述和比较了团簇尺寸、密度的各种诊断方法；叙述了超短超强激光与气体团簇相互作用的基本基础理论；详细地介绍了本实验室的团簇源制备系统和诊断系统的建立过程，分析和讨论了团簇特性诊断实验的结果；最后介绍了本实验室超强超短激光与低温氘团簇相互作用实验的建立过程和实验结果。本文较为系统地研究了超短脉冲激光与气体团簇的相互作用，主要工作包括四个部分：气体团簇形成过程的模拟计算，团簇制备系统的建立，团簇源的特性诊断和超短超强激光与低温氘团簇相互作用实验。首先采用Clapeyron微分方程和汽液平衡方程，计算得到20K～38K区域内不同温度下温度的氘气汽化热和熵变，并且绘制出了氘的温熵（T—S）图。其次，从流体力学角度出发，计算得到气体密度、压强、温度均沿喷嘴轴向的空间分布，发现这三个物理量沿轴向呈数量级降低。分析气体背景压强、初始温度、喷嘴几何尺寸等因素对气体密度的影响，得到以下结果：气体密度正比于背景压强，反比于初始温度；大直径、小角度的喷嘴易产生高密度气体流；相同条件下双原子分子气体（例如氘气）密度大约是单原子分子气体（氩气、氪气）的1．2倍。最后结合汽液平衡方程和气体密度、压强、温度的轴向分布，确定了团簇开始形成的位置。这个位置与气体初始状态（背景压强、初始温度）、喷嘴几何形状有关。这些模拟计算为团簇制备系统的设计提供了重要的参考。建立了常温团簇和低温团簇的制备系统：分别可以在常温高压（70atm），低温（-1700C）高压（65atm）的状态下稳定工作。常温团簇制备系统采用超声速喷射法在背景压强65atm、初始温度300K条件下制备出大尺寸高密度的氩团簇和氪团簇，其尺寸和密度分别为1200原子/团簇、2500原子/团簇，3．0×1019/cm3、2．8×1019/cm3。低温团簇制备系统采用超声速喷射法在背景压强48atm、初始温度100K条件下制备出大尺寸（2360原子/团簇）、高密度(3．5×1019个气体原子/cm3)的氘团簇源。上述团簇源的成功建立为激光与团簇相互作用实验奠定了基础。搭建了瑞利散射团簇尺寸诊断系统和M—Z干涉仪气体密度诊断系统，并与团簇制备系统成功地实现了时间同步和空间同步。（1）采用瑞利散射法测量了氩、氪、氘团簇的相对尺寸，讨论了影响团簇生长的各种因素，优化了大尺寸团簇生长的实验条件。具体的实验结果如下：测量不同背景压强下氘团簇的尺寸，拟合得到这两者的关系为Nc∝P02.89；改变液氮冷冻时间，比较不同温度下氘团簇尺寸随背景压强、相对延迟时间的变化；发现温度对团簇尺寸影响非常大，甚至决定了低温团簇是否形成；比较两种不同尺寸的锥形喷嘴（喉口直径和锥角分别为0．6mm、60；0．3mm、100）制备的团簇尺寸，发现大喉口直径、小锥角喷嘴易形成大尺寸团簇；比较相同实验条件下氩团簇、氪团簇的尺寸，得到氪团簇尺寸是氩团簇尺寸的3～4倍。这些实验结果与Hagena的半经验公式吻合得较好。（2）采用M—Z干涉仪测量离喷嘴出口0mm、1mm、2mm处氩、氪、氘的气体密度，并且测量气体密度随背压、初始温度、喷嘴几何尺寸的变化情况，实验结果与计算结果基本符合。（3）结合瑞利散射实验和M—Z干涉仪实验，改变诊断光与阀门的相对延迟时间，分别测量氩、氪、氘团簇尺寸和氩、氪、氘气体密度随相对延迟时间的变化情况，发现尺寸和密度均在3ms～25ms区间达到最大值，说明系统处于稳定状态。我们认为此时间演化曲线并不是描述单个团簇的生长过程，而是整个团簇源的形成过程。并且此时间演化曲线主要决定于阀门的机械特性。团簇源的特性诊断确定了激光与团簇相互作用的最佳时间和最佳位置，为激光与团簇相互作用实验提供了重要的参考。在中国工程物理研究院激光聚变研究中心20TW装置上进行了超强超短激光与低温氘团簇的相互作用实验。这是国内首次实现飞秒激光与氘团簇（背景压强38atm，初始温度100K）的相互作用，并观测到了1keV到100keV能量的氘离子，平均能量大约是20keV，已达到氘一氘聚变的能量要求。在韩国原子能研究所10TW钛宝石飞秒激光装置上进行了氘团簇的聚变实验。利用我们建立的低温氘团簇源在背景压强为55atm、初始温度80K条件下获得了大尺寸氘团簇，并与飞秒激光相互作用，激光能量吸收率达到65％，并且探测到了聚变中子，产额约为103/发。
胡婉约[7]（2006）在《基于超快激光放大系统的啁啾效应控制》文中认为近年来，由于强场光物理、快点火等前沿研究的迫切需求，激光系统向着更短脉冲，更高功率，更优质量和更大规模方向发展。啁啾脉冲放大（Chirped pulse amplification，CPA）技术是获得超强超短激光输出的最重要的基本技术。该基本技术是通过控制光脉冲的啁啾特性（展宽-放大-压缩）来达到安全有效放大的目的。CPA系统中超短脉冲的啁啾控制主要由两大部分来完成：展宽器和压缩器，理想情况下两者应该是一对共轭的啁啾装置。但是，放大过程中一些不可避免的效应，如增益介质等色散导致的附加啁啾效应、增益变窄、增益饱和和自相位调制等都将影响着啁啾脉冲的再压缩复原。 为了获得高质量无畸变的超短脉冲，本论文在对飞秒脉冲在整个CPA系统中的传输和啁啾特性展开理论研究的基础上，自行设计和研制了一套新型共心衍射无像差展宽器和高能量真空压缩器，并将其用于我们正在搭建的10TW／20fs超快超强激光系统，取得了理想的结果。本论文的研究工作主要包括以下几个方面： 首先，从啁啾效应、傅立叶极限脉冲、光栅衍射等一些基本概念出发，研究了飞秒脉冲在可能导致啁啾效应的CPA各组成单元中的传输以及所造成的啁啾效应。研究了影响脉冲展宽和压缩特性的因素，如输入脉冲的初始特性和展宽器本身的高阶色散对脉冲展宽特性的影响，增益变窄、增益饱和、自相位调制及材料色散对放大脉冲压缩特性的影响。并且针对上述效应提出了解决方案，即高阶色散补偿和光谱整形技术。 其次，在分析当前国际上典型的展宽器和压缩器的基础上，自行设计并研制了一套适合sub-10 fs的新型共心衍射无象差展宽器和TW级真空压缩器。该新型共心衍射无象差展宽器的最大特点是通过平面镜反射使光束入射时所形成的衍射点与展宽后的还原点均在凹面镜的球心（即所谓的共心结构），凹面镜不存在其他同类方法中的成像问题，展宽函数中不需要涉及凹面镜的焦距和离轴量。该展宽器可将sub-10 fs的种子脉冲展宽到ns量级，且具有无象差、高带宽、结构紧凑、调整精度高等优点。该高能量压缩器置于一自行设计的真空室中，具有抗高损伤、高带宽等优点，满足脉冲放大后可压缩回20 fs的要求。该展宽-压缩系统目前用于10 TW／20 fs超快超强激光系统，将来亦可用于100 TW级超快激光系统中脉冲展宽。 再次，参与搭建了10 TW／20 fs超快超强激光系统。该系统是在美国Spectra-Physics公司的TSA—25再生放大系统的基础上，引进了Femto Laser公司的10 fs种子源，运用了自行设计和研制的宽频谱通带展宽器进行脉冲展宽，并且采用了法国Fastlits公司生产的Dazzler（WB-800型）可编程声光色散滤波器（AOPDF）进行色散补偿和光谱整形，通过两级能量放大和高能量真空压缩器，最终获得了10 TW／20 fs级的超短超强脉冲的输出。
王二玉[8]（2006）在《CPA系统中光谱整形技术和光束质量的改善》文中进行了进一步梳理超短脉冲激光技术自二十世纪八十年代中期以来得到飞速地发展，世界科技大国已相继建立了数台大型的超短脉冲钛宝石激光装置，提高靶面峰值功率密度、缩短脉冲宽度始终是追求的目标之一。本论文以自行研制的10TW／20fs钛宝石激光器为基础，以缩短系统脉冲宽度和提高输出脉冲光束质量为目标，而展开研究工作的。 论文通过分析光谱增益窄化效应的产生机理，实验研究了克服放大过程中光谱增益窄化效应的各种途径，有效抑制了啁啾脉冲放大过程中的光谱增益窄化效应，为获得脉宽更短的激光脉冲奠定了基础。对超短脉冲钛宝石激光器输出光束质量评价因子进行了分析，通过自行研制的空间滤波器有效改善了系统输出光束质量，进而提高了靶面峰值功率密度，为以后进行强场物理研究提供了实验条件。本论文的研究工作主要包括以下几个部分： 1．在理论分析光谱增益窄化效应、增益饱和效应、自相位调制效应对放大脉冲光谱影响的基础上，分析了我参与搭建的10TW／20fs激光放大系统中存在的影响光谱特性的主要因素。调研分析了消除放大过程中脉冲光谱畸变的各种补偿技术。 2．运用法国Fastlits公司生产的可编程声光色散滤波器（AOPDF）对注入再生放大的种子光进行频谱整形和色散预补偿，使输出激光脉冲谱宽由原来的38nm展宽到66nm，压缩后输出脉冲宽度从35fs减小到20fs。有效抑制了啁啾脉冲放大（CPA）过程中存在的谱线增益窄化效应，补偿激光系统中的残留色散，为获得脉宽小于20fs的压缩脉冲奠定基础。 3．分别利用自行研制的空气间隙标准具，双折射滤光片这两种光学元件进行再生腔内光谱整形，使再生放大器输出光谱谱宽从38nm分别展宽55nm和48nm。有效抑制了再生放大过程中的增益窄化效应。 4．从光束质量的评价因子M2入手，研究了测量激光系统输出光束质量因子的理论依据。利用自行研制的空间滤波器将抽运光Nd：YAG激光器输出光束质量M2值提高到1.3，将TSA-25激光系统输出光束的光斑质量在水平放大和垂直方向分别提高到1.4和1.9左右。为提高我们实验室研制的10TW／20fs激光系统输出光束质量奠定基础。
张小民[9]（2006）在《宽带高功率激光系统总体与关键技术研究》文中认为高能量密度科学（HEDS）是当今前沿科学领域极具前瞻性、基础性的研究方向，主要包括激光驱动惯性约束聚变、极端条件下的凝聚态物理、高亮度X射线和高能粒子束的产生以及实验室天体物理等前沿基础研究。而高功率超强激光系统则是最重要的研究工具，其自身也是一项综合性的重大科学工程。由于HEDS需求的多样性和不确定性，要求高功率激光驱动源具备多参数、大跨度的调节能力，多功能兼容以及灵活的适应能力。如何应对这一严峻的挑战，正是本论文研究的主要任务。本论文在吸取前人研究成果基础上，首次提出并论证了以“全系统宽频带激光技术”为核心的总体技术路线，该技术方案有望集高能量、多脉宽、多波长等功能于一体，实现系统灵活地切换或组合配置，最大限度地满足物理应用的多种需求。在理论上和实验上研究了相关的创新性关键技术，包括1微米波段宽带飞秒光源的产生和宽带啁啾脉冲的高能量放大等，取得具有先进水平的实质性进展。在OL、CPL、SPIE等刊物发表（含已接受）论文八篇。本论文主要内容和创新点如下：1．首次提出基于“全系统宽频带技术”为核心的总体技术路线，构建新型高功率激光系统，兼容高能量、多脉宽（fs、ps、ns）和多波长等功能，有效地满足高能量密度科学的发展需求根据高能量密度科学（HEDS）对高功率激光驱动器的需求，分析了现有三类高强度固体激光系统的技术现状、存在的不足和亟待改进的问题，预测未来驱动器可能走向“相互融合、三超聚一”的发展趋势，提出了基于宽带激光产生、传输、放大、倍频和光束控制为核心的总体技术路线，在同一装置上实现“零同步”输出高能量的飞秒级、皮秒级和纳秒级三类激光脉冲。这一新型多功能高功率激光系统简称为“Hi-FPN激光系统”。其中，F系指输出激光脉冲宽度为百飞秒（啁啾脉冲完全压缩）、P指皮秒（啁啾脉冲部分压缩）、N指纳秒（啁啾脉冲不压缩），Hi指所有三档脉冲均有千焦耳级高能量且波长可高效率倍频转换。详细研究了Hi-FPN激光系统中脉冲能量转换、宽带光束控制等科学基础问题，确定了系统的总体构成，分析了主要关键技术，提出了创新性的技术方案和思路。研究结果表明，尽管还有若干具体技术难题有待解决，但Hi-FPN概念的提出和具体化，为未来高功率激光驱动器在总体技术路线方面的创新发展奠定了可行的科学技术基础。2．创新性地提出产生1微米波段宽带超短脉冲激光的“超连续谱注入+飞秒参量放大”技术方案，完成理论与实验研究，取得国际上同类研究的最好结果，为Hi-FPN激光系统提供了高性能的种子光源。相关论文在OL、CPL等刊物上发表，得到评阅人的好评。Hi-FPN激光系统要获得高能量激光输出，现阶段还必需借助于磷酸盐钕玻璃作为激光放大系统的增益介质。为此，系统前级“种子”光源必需具有匹配的波长，即1.053μm。而产生1微米波段的宽带超短光源就成为实现Hi-FPN激光系统最为重要的关键技术之一。尽管已有多种可能的方案，但还不能完全满足应用要求。论文提出的新型技术方案中，利用商品级成熟的高功率钛宝石飞秒激光（800nm）作为光参量放大（OPA）的泵浦源，同时由其诱导产生的时间上零抖动的超连续谱为OPA的注入源，经过高增益飞秒参量放大，可获得高能量、高质量、大带宽的1.053μm飞秒激光。对这一方案进行了深入的理论研究、技术攻关和判断实验，证实了这一创新方案的可行性。初步实验结果获得了大于4mJ脉冲能量、短于100飞秒脉宽和高光束质量的信号光，这是目前国际上1微米波段飞秒光参量放大的最大输出能量和最好指标。进一步优化实验条件，还可以达到更好更高的性能。为发展Hi-FPN激光系统打下了坚实的技术基础。3．总结前人研究成果，归纳提炼出完整的放大动力学理论框架，确立适用于不同带宽层次的放大方程组。针对啁啾脉冲类型的1微米波段宽带激光，具体进行了数值模似和实验研究，获得目前国内最高能量的百焦耳级宽带啁啾脉冲，初步演示了新型总体技术的可行性。首先将激光脉冲的带宽区分为“窄带”、“准宽带”、“宽带”、“大宽带”和“极宽带”五个层次。吸取前人研究成果，归纳提炼出较为完整的放大动力学理论框架，即精确理论模型（或标准理论模型）、实用理论模型和简化理论模型。对不同带宽层次、不同谱线加宽及能级弛豫机制，确立了相应近似度的放大方程组。针对磷酸盐钕玻璃放大系统，对1微米波段的啁啾脉冲型宽带激光，具体进行了数值模拟和实验研究。建立了时间-光谱实时测量系统，同时测量啁啾脉冲的光谱、脉宽及啁啾时空特性。实验结果基本校验了理论计算的准确性，并获得目前国内最高能量的百焦耳级宽带啁啾脉冲。为获得大带宽、大能量、百飞秒激光脉冲，需充分利用钕玻璃的增益线宽（约20nm）。提出了三种光谱整形方案，用以补偿增益窄化效应，实验研究在进行中。产生1微米波段飞秒宽带光源和啁啾脉冲宽带放大的实验结果，初步演示了新型总体技术的可行性。本论文研究的新型宽带高功率激光系统总体和关键技术，具有创新技术初期所共有的不成熟性、风险性和非共识性，国际上也尚无成功先例。论文虽已取得若干前期探索的研究成果，但在理论上和实验验证上都还有不小差距，一些重要的物理问题，如非线性自聚焦效应、色散效应、高效宽带倍频和脉冲压缩等，本论文未及展开研究；限于实验条件，高通量运行下的负载能力、稳定性、可靠性等工程问题还未得到充分考核和验证等。本文的工作只是一个开始，今后要继续以大型科学工程为需求牵引，进一步提炼核心科学技术问题，深入地进行基础性研究，严格地考核工程技术可行性，在坚实的科学技术基础上完善和发展“Hi-FPN激光系统”的总体和关键技术。
郑万国[10]（2006）在《高功率激光宽带倍频技术研究》文中研究说明大于10nm宽带激光的高效率谐波转换是激光领域长期没有得到真正解决的技术难题，而又是若干重要应用领域所迫切需求的。在用于惯性约束聚变的高功率激光驱动器中，受KDP晶体色散特性的影响，高效二倍频和三倍频仅适合于单纵模的窄带激光。而今后的一个重要发展趋向是采用宽带激光传输和放大，高效率谐波转换将成为技术发展的瓶颈。另一方面，用于高能量密度科学（如强场物理、极端条件下的凝聚态物理、高亮度X射线和高能粒子束的产生以及实验室天体物理等前沿基础研究）的超强超短脉冲激光器，为进一步提高脉冲信噪比等关键性能和适应新概念物理实验需要，也要求对超短脉冲进行倍频。由于超短脉冲的带宽很宽，难以实现高效率的谐波转换，往往采取减薄晶体的办法，牺牲效率换取带宽。因此，宽带激光的高效率倍频是一项有重要实际意义的研究课题，并需要有突破常规的技术创新去解决难题。由于大能量的超强激光器多数采用钕玻璃为放大介质，因此1μm波段的高效率宽带倍频更为重要，技术困难也更为突出。本论文提出了以“折返点匹配”原理来解决高效率宽带倍频问题的总体方案，在理论上和实验上系统地研究了低功率和中、高功率下1μm波段宽带倍频的特性及可行性，取得了重要的突破。相关论文在OE、CPL、JQE（修改）等学术刊物发表。论文的主要内容和创新点有：一．提出了基于“折返点匹配”原理实现大带宽倍频的技术方案，建立了相应的理论模型，并进行了细致的数学推导和理论分析，阐明了“折返点匹配”实现高效宽带倍频的物理图像和深层次本质，指出“两个补偿”——双折射补偿（位相匹配）与反常色散（群速度）补偿是折返点匹配技术的关键。二．完成了在1μm波段具有大接受带宽的非线性光学晶体的设计，委托国内合作单位按要求首次成功生长出部分氘化KDP晶体，并进一步探讨了通过优化晶体参数扩大“折返点匹配”技术应用范围的可行性。从大口径高功率激光系统的工程化应用需求，晶体设计不仅需要考虑材料生长技术的可行性，而且还要考虑可大尺寸生长和化学组分稳定性。大口径非线性光学晶体缺乏选择性，只能是KDP晶体或具有类似化学组分的KD*P晶体等，但它们的相位匹配折返波长与钕玻璃增益介质的中心波长（1.053μm）并不一致。我们提出以部分氘化KDP晶体作为解决方案，通过氘化率控制，调整相位匹配折返波长。在我们的设计中，氘化率为12％的1cm长度部分氘化KDP晶体可以支持带宽大于20nm的高效倍频转换。三．详细分析了低功率密度泵浦下的“折返点匹配”宽带倍频特性，研究了群速色散对倍频过程的影响，并创新地提出了以泵浦激光脉冲的“时间聚焦”方式来补偿群速色散的技术路线。即通过向入射基频光引入合适的初始啁啾，对晶体的色散进行预补偿，以实现对基频光脉冲宽度的主动控制，从而提高转换效率。研究表明，通过优化初始啁啾量、相位失配量和色散参数能取得最佳的补偿效果。“时间聚焦”的补偿方式同样适用于中、高功率下的宽带倍频，只是低功率倍频时晶体厚度较厚，色散补偿的效果更为显着。四．研究了中、高功率密度泵浦下的“折返点匹配”宽带倍频特性，分析了相位失配引起的逆转换、三阶非线性效应对转换效率、脉冲形状和光谱分布的影响及机制。在高功率密度的倍频中，三阶非线性效应引起的相位失配是导致能量逆转换、并最终限制入射功率密度和晶体长度的根本原因；自相位和交叉相位调制引起的非线性相移是导致光谱展宽和光谱调制的根源。研究结果表明，初始相位失配与群速失配均能有效地补偿三阶非线性效应，提高转换效率，改善脉冲形状和光谱分布。基于这些研究结果，论文讨论了倍频系统优化设计的依据。五．实验演示了1μm波段高效宽带倍频。利用设计的部分氘化KDP晶体，首次实现了1.053μm激光的高效宽带倍频，转换带宽大于20nm，转换效率最高达到55％（对高斯形脉冲）。该实验结果充分验证了“折返点匹配”原理解决高效率宽带倍频问题的可行性，并为该技术向大口径、高能量情形拓展奠定了扎实的基础。
二、5.4TW/46fs级台式钛宝石超短超强激光系统（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、5.4TW/46fs级台式钛宝石超短超强激光系统（论文提纲范文）
（1）高时间对比度飞秒再生放大器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 本论文的研究背景、内容以及意义 |
| 1.3 啁啾脉冲放大技术 |
| 1.3.1 基本原理 |
| 1.3.2 展宽器 |
| 1.3.3 环型腔再生放大器 |
| 1.3.4 压缩器 |
| 1.4 光学元器件及其工作原理 |
| 参考文献 |
| 第2章 实验装置及原理分析 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.2 实验原理分析 |
| 2.2.1 展宽器 |
| 2.2.2 环形腔再生放大器与脉冲延时触发器 |
| 2.2.3 提高时间对比度的方法与原理分析 |
| 2.2.4 压缩器 |
| 参考文献 |
| 第3章 再生放大系统架设 |
| 3.1 展宽器架设 |
| 3.2 再生放大器架设 |
| 3.2.1 晶体安装 |
| 3.2.2 共振腔架设 |
| 3.3 泵浦光源架设 |
| 3.4 饱和吸收体部分架设 |
| 3.5 脉冲延时与放大 |
| 3.6 压缩器架设 |
| 参考文献 |
| 第4章 实验数据及分析 |
| 4.1 脉冲展宽 |
| 4.2 脉冲放大 |
| 4.3 脉冲压缩 |
| 参考文献 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
（2）频率啁啾脉冲激光衍射特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 超短脉冲激光概述 |
| 1.2 啁啾脉冲激光及其应用 |
| 1.3 本论文的内容安排 |
| 第二章 啁啾脉冲激光经体光栅的衍射特性研究 |
| 2.1 一维耦合波理论 |
| 2.2 体全息光栅的数值分析 |
| 2.3 啁啾脉冲激光的衍射特性研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 啁啾脉冲激光经多层体光栅的衍射特性研究 |
| 3.1 多层体全息光栅的耦合波方程 |
| 3.2 多层体全息光栅参数对啁啾脉冲激光衍射的影响 |
| 3.3 啁啾参数不同的啁啾脉冲激光的衍射 |
| 3.4 多层体全息光栅的衍射 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 啁啾脉冲激光分束与整形装置 |
| 4.1 啁啾脉冲激光分束与整形装置一 |
| 4.2 啁啾脉冲激光分束与整形装置二 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 附件 |
（3）基于环型腔的泵浦光增强型光参量放大研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本论文的技术背景 |
| 1.1.1 超快脉冲激光技术的研究进展 |
| 1.1.2 超快超强激光的应用 |
| 1.2 本论文的研究内容和意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 多通光参量放大技术 |
| 2.1 OPA的基本原理及其主要特性 |
| 2.1.1 光参量放大的三波耦合理论 |
| 2.1.2 参量带宽 |
| 2.1.3 非共线下相位匹配角的计算 |
| 2.1.3.1 单轴晶体中的非共线相位匹配角 |
| 2.1.3.2 双轴晶体中的非共线相位匹配角 |
| 2.2 多通OPA技术 |
| 2.2.1 多通OPA技术的原理与研究进展 |
| 2.2.2 基于环型腔的非共线光参量放大技术 |
| 2.2.2.1 环型腔结构下的多通OPA实现 |
| 2.2.2.2 信号光腔与泵浦光腔夹角设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 泵浦光叠加增强技术 |
| 3.1 叠加增强的理论依据和实验进展 |
| 3.2 泵浦光增强型光参量放大方法 |
| 3.2.1 利用环型腔实现泵浦光强的叠加增强 |
| 3.2.2 泵浦光叠加增强对小信号增益的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 泵浦光增强型多通光参量啁啾脉冲再生放大技术 |
| 4.1 泵浦光增强型多通OPCPA系统方案设计 |
| 4.1.1 脉冲展宽器 |
| 4.1.2 脉冲选单与同步系统 |
| 4.1.3 压缩器 |
| 4.2 脉冲的输入与输出 |
| 4.2.1 普克尔盒的基本原理 |
| 4.2.2 利用腔倒空技术最优化OPA次数 |
| 4.3 参量放大的数值模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 下一步的工作的展望 |
| 攻读硕士期间发表的科研成果 |
| 致谢 |
（4）光参量啁啾脉冲放大系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 论文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超短超强脉冲激光技术的研究进展 |
| 1.1.1 皮秒超强脉冲激光装置的发展现状 |
| 1.1.2 飞秒超强脉冲激光装置的发展现状 |
| 1.1.3 超强超短激光进一步发展的趋势 |
| 1.2 光参量啁啾脉冲放大技术及其研究进展 |
| 1.2.1 光参量啁啾脉冲放大技术 |
| 1.2.2 光参量啁啾脉冲放大技术的研究现状 |
| 1.2.2.1 TW-PW级OPCPA超短系统 |
| 1.2.2.2 OPCPA高增益系统研究进展 |
| 1.2.2.3 OPCPA过程数值模拟研究进展 |
| 1.3 本论文的研究背景和研究内容 |
| 第二章 光参量啁啾脉冲放大系统的设计技术研究 |
| 2.1 非线性介质中的三波耦合方程 |
| 2.2 几种简化的光参量啁啾脉冲放大模型 |
| 2.3 光参量放大器系统设计研究 |
| 2.3.1 单级光参量放大器的设计研究 |
| 2.3.1.1 非线性晶体的选择 |
| 2.3.1.2 泵浦光和信号光之间的光束口径匹配关系确定 |
| 2.3.1.3 泵浦光脉冲宽度确定 |
| 2.3.1.4 非线性晶体长度的确定 |
| 2.3.2 两级光参量放大器之间的相互耦合技术研究 |
| 2.4 光参量啁啾脉冲放大系统输出特性研究 |
| 2.4.1 输出信号光稳定性研究 |
| 2.4.1.1 稳定性影响因素分析 |
| 2.4.1.2 最稳输出所需晶体长度调谐方法研究 |
| 2.4.2 输出信号光光束质量研究 |
| 2.4.2.1 放大信号光近场均匀性研究 |
| 2.4.2.2 放大信号光信噪比研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 泵浦光产生和放大技术研究 |
| 3.1 高同步精度的泵浦光和信号光产生系统 |
| 3.2 泵浦光放大系统中二极管抽运放大器研究 |
| 3.2.1 高功率二极管阵列抽运钕玻璃放大器耦合优化相关理论基础 |
| 3.2.1.1 放大器设计优化参量确定 |
| 3.2.1.2 钕玻璃介质对LD发射谱的等效吸收系数 |
| 3.2.2 高功率二极管阵列侧面抽运钕玻璃棒状放大器研究 |
| 3.2.2.1 二极管阵列抽运棒状放大器内抽运储能分布评价方法 |
| 3.2.2.2 二极管阵列抽运棒状放大器优化设计模拟 |
| 3.2.2.3 二极管阵列抽运棒状放大器实验研究 |
| 3.2.3 高功率二极管阵列抽运大口径钕玻璃片状放大器优化设计研究 |
| 3.2.3.1 二极管阵列端面抽运大口径片状放大器内抽运储能分布评价方法 |
| 3.2.3.2 拟球面激光二极管阵列端面抽运大口径放大器耦合技术研究 |
| 3.2.3.3 拟球面激光二极管阵列端面抽运大口径放大器优化设计研究 |
| 3.2.3.4 拟球面激光二极管阵列端面抽运大口径放大器耦合实验研究 |
| 3.3 泵浦光放大系统设计及相关技术研究 |
| 3.3.1 泵浦光放大系统设计 |
| 3.3.2 泵浦光放大系统中相关技术研究 |
| 3.3.2.1 放大过程中泵浦光波形演化及输出能量模拟计算研究 |
| 3.3.2.2 片放增益分布对放大后光束质量影响研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 泵浦光倍频稳定性研究 |
| 4.1 倍频过程理论基础 |
| 4.2 位相失配方法实现倍频输出研究 |
| 4.2.1 Ⅰ类相位匹配倍频中位相失配对输出稳定性影响分析 |
| 4.2.2 Ⅱ类相位匹配倍频中位相失配对输出稳定性影响分析 |
| 4.3 偏振失谐方法实现倍频稳定输出研究 |
| 4.4 倍频注入方法实现倍频稳定输出研究 |
| 4.4.1 倍频注入方法理论分析 |
| 4.4.2 倍频注入方法实现倍频稳定输出有效性模拟计算 |
| 4.4.3 倍频注入实验系统设计和系统稳定性评估 |
| 4.5 倍频稳定输出对泵浦光光束质量影响分析 |
| 4.5.1 倍频稳定输出对泵浦光空间分布影响 |
| 4.5.2 倍频稳定输出对泵浦光波形影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 光参量啁啾脉冲放大系统频谱整形技术研究 |
| 5.1 OPCPA过饱和放大实现超短脉冲频谱整形研究 |
| 5.1.1 OPCPA过饱和放大频谱整形原理分析 |
| 5.1.2 OPCPA过饱和放大频谱整形方法中的整形频谱控制研究 |
| 5.2 OPCPA位相失配啁啾脉冲频谱整形方法研究 |
| 5.2.1 简并和近简并放大过程中~θ角变化时频谱整形模拟计算 |
| 5.2.2 简并和近简并放大过程中非共线角~α角变化时频谱整形模拟计算结果 |
| 5.2.3 非简并放大过程中频谱整形模拟计算结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 全文总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文、申请专利、参加会议及获奖情况 |
（5）宽带啁啾脉冲放大研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超短脉冲的发展前景 |
| 1.2 啁啾脉冲放大技术的发展现状 |
| 1.3 宽带啁啾脉冲放大的数值计算模型 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 传输放大方程 |
| 2.2 增益系数讨论 |
| 2.3 非线性传输的分步傅里叶数值计算方法 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 宽带啁啾脉冲放大特性的研究 |
| 3.1 放大介质的理论分析 |
| 3.1.1 放大介质的数值计算方法 |
| 3.1.2 非均匀加宽介质中数值计算方法 |
| 3.2 数值计算与讨论 |
| 3.2.1 脉冲的增益窄化效应 |
| 3.2.2 脉冲的自相位调制效应 |
| 3.2.3 脉冲的增益饱和效应 |
| 3.2.4 脉冲随时间空间变化情况 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 压缩系统对脉冲的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光栅对压缩原理 |
| 4.3 数值计算与讨论 |
| 4.3.1 压缩原理数值分析 |
| 4.3.2 各种效应对压缩脉冲的影响 |
| 4.4 小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文 |
（6）超短超强激光与气体团簇相互作用实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 综述 |
| 1.1 简介 |
| 1.2 超短超强激光技术的发展 |
| 1.3 团簇及团簇源特性的研究概况 |
| 1.4 超短激光与团簇相互作用的研究现状和发展趋势 |
| 1.5 超短激光与团簇相互作用的潜在应用 |
| 1.6 本文研究的内容及意义 |
| 1.7 论文的安排 |
| 参考文献 |
| 2 气体团簇与团簇源 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 团簇的概念及基本属性 |
| 2.3 团簇源简介 |
| 2.3.1 超声速喷射团簇源 |
| 2.3.2 载体团簇源 |
| 2.3.3 溅射团簇源 |
| 2.4 团簇制备系统 |
| 2.4.1 阀门 |
| 2.4.2 喷嘴 |
| 2.5 团簇形成过程的模拟计算 |
| 2.5.1 氘汽液变化过程的气化热及熵变计算 |
| 2.5.2 喷嘴内气体的密度、压强及温度分布的模拟计算 |
| 2.5.3 团簇尺寸随时间的变化的模拟计算 |
| 参考文献 |
| 3 团簇源特性的实验诊断方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 瑞利散射测量方法 |
| 3.2.1 瑞利散射(Rayleigh scattering) |
| 3.2.2 瑞利散射测量方法 |
| 3.3 干涉法测量团簇密度 |
| 3.3.1 基本原理 |
| 3.3.2 马赫-泽德(M-Z)干涉仪 |
| 3.3.3 折射率再现和密度分布的计算 |
| 参考文献 |
| 4 超短超强激光与气体团簇相互作用的基础理论 |
| 4.1 简介 |
| 4.2 超短超强激光与气体团簇相互作用的流体力学模型 |
| 4.2.1 电离机制 |
| 4.2.2 团簇加热机制 |
| 4.2.3 电子从团簇内的逃逸机制 |
| 4.2.4 团簇的膨胀机制 |
| 4.2.5 团簇的库仑爆炸机制 |
| 4.3 超短超强激光团簇聚变 |
| 4.3.1 聚变原理 |
| 4.3.2 氘离子的产生 |
| 4.3.3 氘团簇聚变模型 |
| 参考文献 |
| 5 气体团簇源特性实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 瑞利散射测量系统的建立 |
| 5.3 M-Z干涉仪测量系统的建立 |
| 5.4 团簇尺寸测量实验数据的分析与处理 |
| 5.4.1 氘团簇 |
| 5.4.2 氩、氪团簇 |
| 5.5 团簇密度测量验数据的分析与处理 |
| 参考文献 |
| 6 超短超强激光与氘团簇相互作用实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 超短超强激光和氘团簇相互作用实验 |
| 6.2.1 实验系统的建立 |
| 6.2.2 高能粒子的探测 |
| 6.2.3 小结 |
| 6.3 飞秒激光团簇聚变实验 |
| 6.3.1 实验和诊断技术 |
| 参考文献 |
| 7 总结和展望 |
| 7.1 论文的主要内容及主要结果 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 后续的研究工作 |
| 附 A: 攻读博士学位期间参加的课题 |
| 附 B: 攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| 致谢 |
（7）基于超快激光放大系统的啁啾效应控制（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 序 |
| 1.1 本论文的技术背景 |
| 1.1.1 超快超强激光技术的研究现状 |
| 1.1.2 超快超强技术的应用 |
| 1.1.3 啁啾脉冲放大技术 |
| 1.1.4 展宽-压缩技术 |
| 1.2 本论文的研究内容和意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 CPA单元技术和基本理论 |
| 2.1 CPA系统基本理论 |
| 2.1.1 啁啾效应 |
| 2.1.2 光栅衍射 |
| 2.1.3 傅立叶极限脉冲 |
| 2.2 飞秒脉冲在CPA系统中的传输特性 |
| 2.2.1 展宽器和压缩器 |
| 2.2.2 色散介质 |
| 2.2.3 超短脉冲在共焦望远镜系统中的传输 |
| 2.3 影响脉冲展宽特性的因素 |
| 2.3.1 初始啁啾 |
| 2.3.2 展宽器的各阶色散 |
| 2.4 影响放大脉冲压缩特性的因素 |
| 2.4.1 增益变窄 |
| 2.4.2 增益饱和 |
| 2.4.3 自相位调制(SPM) |
| 2.4.4 材料色散 |
| 2.5 高阶色散及常见的补偿手段 |
| 2.5.1 棱镜对色散补偿 |
| 2.5.2 液晶空间光调制器(SLM) |
| 2.5.3 非匹配的光栅对压缩器 |
| 2.5.4 利用展宽器中的像差 |
| 2.6 谱线整形技术 |
| 参考文献 |
| 第三章 新型展宽器和压缩器设计 |
| 3.1 典型的脉冲展宽系统 |
| 3.1.1 Martinez型4f系统展宽器 |
| 3.1.2 Barty型增强象差展宽器 |
| 3.1.3 Offner型无象差展宽器 |
| 3.2 适用于sub-10 fs的共心衍射无像差展宽器设计 |
| 3.2.1 理论模型和几何原理 |
| 3.2.2 具体方案设计 |
| 3.2.3 色散函数计算及影响脉冲展宽的因素 |
| 3.2.4 各光学元件选择和具体参数 |
| 3.3 典型的脉冲压缩系统 |
| 3.3.1 棱镜对压缩 |
| 3.3.2 啁啾镜压缩 |
| 3.3.3 Treacy型光栅对脉冲压缩器 |
| 3.3.4 单光栅压缩器 |
| 3.4 TW级真空压缩器 |
| 3.4.1 基本原理和具体方案设计 |
| 3.4.2 压缩器各参数设计 |
| 3.4.3 真空室设计 |
| 3.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 10TW／20fs级台式钛宝石CPA系统中展宽-压缩技术研究 |
| 4.1 5TW／40fs级台式钛宝石CPA系统及其中的展宽器结构和参数 |
| 4.2 10TW／20fs级台式钛宝石CPA系统 |
| 4.2.1 钛宝石10fs种子源 |
| 4.2.2 共心衍射无象差展宽器的具体实施 |
| 4.2.3 再生放大器中的增益窄化效应 |
| 4.2.4 TW级真空压缩器的具体实施 |
| 4.2.5 应用AOPDF进行高阶色散补偿和光谱整形 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结以及下一步工作。 |
| 5.1 小结 |
| 5.2 下一步工作 |
| 附录1 共心衍射无像差展宽器调节方法 |
| 附录2 TW级真空压缩器调节方法 |
| 附录3 攻读硕士期间发表的论文和专利 |
| 致谢 |
（8）CPA系统中光谱整形技术和光束质量的改善（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超短脉冲激光技术的研究进展 |
| 1.3 超短脉冲激光系统的建立和评价 |
| 1.4 光谱特性的影响因素及控制方法 |
| 1.5 CPA系统输出光束空间质量的改善 |
| 1.6 本论文的主要目的和内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 啁啾脉冲放大的光谱特性 |
| 2.1 傅里叶变换极限脉冲 |
| 2.2 增益窄化效应 |
| 2.2.1 光谱增益窄化与放大介质的关系 |
| 2.2.2 光谱增益窄化与输入频谱宽度的关系 |
| 2.2.3 光谱增益窄化与脉冲放大倍数的关系 |
| 2.3 增益饱和效应 |
| 2.3.1 增益饱和效应造成的光谱平移 |
| 2.3.2 增益饱和效应的预补偿技术 |
| 2.4 自相位调制 |
| 2.4.1 累积自相位调制对放大惆啾脉冲的影响 |
| 2.4.2 自相位调制补偿技术 |
| 2.5 10 TW/20 fs钛宝石激光系统的光谱特性 |
| 2.5.1 激光系统的各级性能指标 |
| 2.5.2 飞秒种子源的光谱特征 |
| 2.5.3 再生放大过程光谱演化 |
| 2.5.4 多通放大过程光谱演化 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 CPA系统中克服增益窄化效应的研究 |
| 3.1 克服增益窄化效应的常用补偿技术 |
| 3.1.1 预补偿技术 |
| 3.1.2 被动补偿技术 |
| 3.2 AOPDF克服增益窄化效应的实验研究 |
| 3.2.1 AOPDF的基本原理及主要特性 |
| 3.2.2 AOPDF控制频谱和色散的实验研究 |
| 3.2.3 结论 |
| 3.3 标准具克服增益窄化效应的实验研究 |
| 3.3.1 标准具克服增益窄化效应的理论分析 |
| 3.3.2 自行设计的空气间隙标准具 |
| 3.3.3 标准具进行再生腔内光谱整形的实验研究 |
| 3.3.4 结论 |
| 3.4 双折射滤光片克服增益窄化效应的实验研究 |
| 3.4.1 双折射滤光片克服增益窄化效应的理论分析 |
| 3.4.2 双折射滤光片进行再生腔内光谱整形的实验研究 |
| 3.4.3 结论 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 CPA系统输出光束质量的测量和改善 |
| 4.1 光束质量评价因子M~2 |
| 4.2 M~2的测量方法 |
| 4.3 光束质量测量仪 |
| 4.4 利用空间滤波器改善光束质量 |
| 4.4.1 空间滤波器的结构和原理 |
| 4.4.2 空间滤波器中小孔尺寸的设计 |
| 4.4.3 实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望及下一步工作 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（9）宽带高功率激光系统总体与关键技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 论文插图目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 高功率激光驱动器的基本特点 |
| 1.3 纳秒级高功率激光驱动器发展历程与现状 |
| 1.3.1 纳秒级高功率激光驱动器发展的三个阶段 |
| 1.3.2 国外研究现状与规划 |
| 1.3.3 国内发展历程与现状 |
| 1.4 高能拍瓦激光系统发展历程与现状 |
| 1.5 飞秒量级百 TW激光系统发展历程与现状 |
| 1.6 论文主要研究内容与安排 |
| 第二章 Hi-FPN基本概念与关键问题的初步分析 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 问题的提出 |
| 2.2.1 高能量密度科学研究的需求牵引 |
| 2.2.2 高功率激光驱动器发展的主要受限条件 |
| 2.2.3 未来高功率激光驱动器发展趋势的预测 |
| 2.3 Hi-FPN概念的基本内涵 |
| 2.4 宽带激光传输特性研究的回顾 |
| 2.4.1 早期研究的主要结果 |
| 2.4.2 近期研究的主要结果 |
| 2.4.3 宽带激光脉冲传输的主要特点 |
| 2.5 Hi-FPN激光系统的科学基础 |
| 2.5.1 Hi-FPN激光系统基本问题的初步分析 |
| 2.5.2 宽带激光传输放大的能量转换问题 |
| 2.5.3 Hi-FPN激光系统光束控制的基本问题 |
| 2.6 Hi-FPN激光系统基本组成与关键技术分析 |
| 2.6.1 Hi-FPN激光系统的基本结构 |
| 2.6.2 宽带前端系统 |
| 2.6.3 宽带预放系统 |
| 2.6.4 宽带主放大系统 |
| 2.6.5 宽带靶场系统 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于参量频移实现的长、短脉冲“零同步”输出的实验研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 实验研究的基本思路 |
| 3.2.1 基于光参量放大的惆啾脉冲放大技术研究现状 |
| 3.2.2 实现长、短激光脉冲“零同步”输出的基本思路 |
| 3.3 理论基础与关键技术 |
| 3.3.1 光参量过程的基本原理 |
| 3.3.2 飞秒脉冲参量放大的理论研究 |
| 3.3.3 超连续谱产生机理与理论研究 |
| 3.3.4 飞秒超连续谱的产生机制及其空间基本特征 |
| 3.4 实验系统与主要研究结果 |
| 3.4.1 实验系统简介 |
| 3.4.2 固体介质中飞秒超连续谱产生的实验研究 |
| 3.4.3 参量频移的实验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 宽带激光脉冲放大动力学问题研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 宽带激光脉冲定义与判据 |
| 4.2.1 宽带激光脉冲的理论判据 |
| 4.2.2 宽带激光脉冲的应用判据 |
| 4.2.3 激光脉冲“带宽”的初步划分 |
| 4.3 基于受激跃迁机理的激光放大动力学模型 |
| 4.3.1 放大过程的各类驰豫效应 |
| 4.3.2 放大过程的均匀加宽与非均匀加宽效应 |
| 4.3.3 放大过程的交叉驰豫效应 |
| 4.3.4 早期研究工作的回顾 |
| 4.4 激光放大动力学理论框架 |
| 4.5 激光放大动力学的基准方程组 |
| 4.6 激光放大动力学的近似方程组 |
| 4.6.1 一类近似方程组 |
| 4.6.2 一类近似方程组两个特例的讨论 |
| 4.6.3 二类近似方程组 |
| 4.7 激光放大动力学的一类扩展方程组 |
| 4.8 激光放大动力学的二类扩展方程组 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 啁啾脉冲系统增益特性的实验研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 啁啾脉冲激光演示实验系统简介 |
| 5.3 钕玻璃系统啁啾激光脉冲放大的理论研究 |
| 5.3.1 基本理论模型 |
| 5.3.2 基本计算方法 |
| 5.3.3 模拟计算的主要结果 |
| 5.4 啁啾脉冲传输放大特性的实验研究 |
| 5.4.1 啁啾脉冲时间-谱测量原理 |
| 5.4.2 系统标定方法 |
| 5.4.3 系统实验结果与讨论 |
| 5.5 关于宽带脉冲光谱补偿的进一步讨论 |
| 5.5.1 光谱补偿技术概述 |
| 5.5.2 光谱补偿新方法的初步探索 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 论文总结 |
| 6.1 论文基本结论 |
| 6.2 论文主要不足与今后研究重点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位论文期间发表的论文 |
| 致谢 |
（10）高功率激光宽带倍频技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 综述 |
| 1.1 激光惯性约束聚变概述 |
| 1.2 国内外高功率激光驱动器发展状况 |
| 1.2.1 纳秒级高功率激光驱动器 |
| 1.2.1.1 国外高功率激光驱动器研制计划 |
| 1.2.1.2 中国高功率激光驱动器 |
| 1.2.2 皮秒量级高能PW激光驱动器 |
| 1.2.2.1 美国高能PW激光装置研制计划 |
| 1.2.2.2 日本高能PW激光装置研制计划 |
| 1.2.2.3 英国高能PW激光装置研制进展 |
| 1.2.2.4 法国高能PW激光装置研制进展 |
| 1.2.3 飞秒量级百TW激光系统 |
| 1.2.4 FPN激光驱动器概念的提出 |
| 1.3 宽带谐波转换概述 |
| 1.3.1 ICF激光驱动器的带宽需求与"光谱瓶颈" |
| 1.3.2 谐波转换技术的发展 |
| 1.4 宽带二次谐波转换的解决方案及比较 |
| 1.4.1 宽带二次谐波转换的困难 |
| 1.4.2 宽带谐波转换的解决方案 |
| 1.4.2.1 光谱角色散方案 |
| 1.4.2.2 啁啾匹配方案 |
| 1.4.2.3 晶体级联方案 |
| 1.4.2.4 折返点匹配方案 |
| 1.4.3 诸解决方案的比较 |
| 1.5 本论文的主要内容 |
| 2 折返点匹配宽带二倍频理论模型及分析 |
| 2.1 理论模型及解析解 |
| 2.1.1 耦合波方程组 |
| 2.1.2 小信号解析解 |
| 2.1.3 理论分析 |
| 2.2 折返点匹配的物理图像和本质 |
| 2.2.1 折返点匹配的物理图像 |
| 2.2.2 折返点匹配的"两个补偿" |
| 2.3 晶体的折返特性 |
| 2.3.1 晶体结构与反常色散 |
| 2.3.2 晶体改性 |
| 2.4 小结 |
| 3 低功率密度下宽带二倍频 |
| 3.1 计算模型和方法 |
| 3.1.1 计算模型 |
| 3.1.2 数值算法 |
| 3.2 时间聚焦的二倍频 |
| 3.2.1 群速色散的影响 |
| 3.2.2 时间聚焦的二倍频 |
| 3.2.3 时间聚焦二倍频结构的优化 |
| 3.2.4 一个实例 |
| 3.3 小结 |
| 4 中等功率密度下宽带二倍频 |
| 4.1 相位失配限制 |
| 4.1.1 小信号近似下的相位失配限制 |
| 4.1.2 高功率密度下的相位失配限制 |
| 4.1.3 高功率密度下的接受带宽 |
| 4.2 倍频光的带宽 |
| 4.2.1 理论分析 |
| 4.2.2 计算 |
| 4.3 转换效率 |
| 4.3.1 逆转换 |
| 4.3.2 晶体长度的优化设计 |
| 4.4 小结 |
| 5 折返点匹配宽带二倍频实验 |
| 5.1 实验装置 |
| 5.2 实验结果及讨论 |
| 5.2.1 光谱变化情况 |
| 5.2.2 倍频光光谱分布和脉冲形状 |
| 5.2.3 转换效率 |
| 5.3 小结 |
| 6 高功率密度下的宽带二倍频 |
| 6.1 三阶非线性效应的影响 |
| 6.1.1 理论处理 |
| 6.1.2 自相位调制和交叉相位调制 |
| 6.1.3 品质因子 |
| 6.2 三阶非线性效应的补偿 |
| 6.2.1 相位优化 |
| 6.2.2 群速失配补偿 |
| 6.3 小结 |
| 7 总结 |
| 7.1 论文基本结论 |
| 7.1.1 主要研究内容与结果 |
| 7.1.2 创新点与进步点 |
| 7.2 论文存在的问题与今后研究方向 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
四、5.4TW/46fs级台式钛宝石超短超强激光系统（论文参考文献）
- [1]高时间对比度飞秒再生放大器的研究[D]. 陈培荣. 河南大学, 2017(07)
- [2]频率啁啾脉冲激光衍射特性研究[D]. 陈慧丽. 上海师范大学, 2014(01)
- [3]基于环型腔的泵浦光增强型光参量放大研究[D]. 许金山. 华东师范大学, 2009(12)
- [4]光参量啁啾脉冲放大系统关键技术研究[D]. 邓青华. 中国工程物理研究院, 2009(06)
- [5]宽带啁啾脉冲放大研究[D]. 蔺玉珂. 西南交通大学, 2007(05)
- [6]超短超强激光与气体团簇相互作用实验研究[D]. 王红斌. 四川大学, 2007(05)
- [7]基于超快激光放大系统的啁啾效应控制[D]. 胡婉约. 华东师范大学, 2006(10)
- [8]CPA系统中光谱整形技术和光束质量的改善[D]. 王二玉. 华东师范大学, 2006(11)
- [9]宽带高功率激光系统总体与关键技术研究[D]. 张小民. 复旦大学, 2006(02)
- [10]高功率激光宽带倍频技术研究[D]. 郑万国. 复旦大学, 2006(02)