紫外極超快脈沖產生中的關鍵技術研究.pdf

1、伴隨著CPA技術的發(fā)展，飛秒超快激光技術得到了飛速發(fā)展。尤其是在近紅外波段，飛秒激光脈沖的頻譜調制、等離子體光絲操控、高次諧波產生及極端超快激光脈沖產生等研究成為強場光物理及超快激光技術領域的熱點。
　　 相對于近紅外波段的飛秒激光脈沖，紫外波段的飛秒脈沖具有光子能量大，聚焦特性好，電離率高和成絲閾值低等優(yōu)點。在高功率密度光場產生、高空間分辨成像技術拓展、等離子體光物理等領域有著越來越廣闊的應用前景。
　　 目前高能紫外

2、激光脈沖通常是基于納秒、皮秒激光的三倍頻的技術途徑產生。由于目前尚未獲得合適的紫外波段激光增益介質，三倍頻技術仍是紫外飛秒激光產生的主要途徑。而和頻過程的相位匹配受到色散、群速度失配等效應的限制，是高轉換效率紫外飛秒脈沖產生的技術瓶頸。寬頻譜紫外脈沖的獲得，也是極端超快紫外飛秒脈沖產生中的關鍵技術。通過等離子體光絲對飛秒激光脈沖參數的改善，并獲得高功率密度光場，又是當前紫外飛秒脈沖研究中的另外一個技術挑戰(zhàn)。
　　 為了獲得高能紫

3、外飛秒光源，獲得寬頻譜的紫外脈沖，獲得高功率密度的紫外飛秒光絲，本學位論文開展了以下三方面有創(chuàng)新性的研究工作：
　　 1、高能量紫外飛秒激光脈沖的獲得：這是紫外超快強激光產生的基礎。我們采用了倍頻-補償-和頻三塊BBO晶體級聯的TH技術，使產生的三次諧波相對于基波的絕對轉換效率大于7％，進一步將由CPA放大系統輸出的70mJ/70fs脈沖注入級聯的BBO晶體中，輸出的紫外波段的三次諧波能量可以達到單脈沖5mJ左右，通過光絲中的自

4、整理效應，光斑模式接近高斯型。
　　 2、紫外飛秒脈沖的頻譜展寬：也是周期量級紫外超快脈沖獲得的關鍵技術之一。利用分子取向對激光脈沖的頻譜調制，通過光脈沖對分子的振動能級的激發(fā)，使得分子在空間上的排列隨時間周期性的變化。在分子取向隨時間變化的過程中，三次諧波的光譜會伴隨調制，發(fā)生紅移或藍移。我們分別在氮氣，氧氣，和二氧化碳中獲得了半高全寬7nm、9nm、13nm的超寬紫外光譜，理論上可以支持10fs以下的超短紫外脈沖。