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(jí)飛秒脈沖是指脈沖能量在毫焦、亞毫焦量級(jí)，脈沖寬度在一到兩個(gè)光學(xué)周期（800nm對(duì)應(yīng)2.67 fs脈沖）的光脈沖。高能量周期級(jí)飛秒脈沖在科學(xué)與技術(shù)研究領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，比如在原子和分子動(dòng)力過(guò)程中的時(shí)間分辨測(cè)量、高次諧波和阿秒脈沖產(chǎn)生等等。目前高能量、周期量級(jí)光脈沖的獲取主要集中于采用充氣空心光纖技術(shù)、成絲光譜展寬技術(shù)以及啁啾參量放大技術(shù)。而成絲技術(shù)是其中實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)最簡(jiǎn)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(guò)渡為多絲或者無(wú)絲，使光束質(zhì)量變壞。本論文中，我們提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了溫度控制成絲展寬光譜的新技術(shù)。 在惰性氣體（本實(shí)驗(yàn)用氬氣）中，光束在焦點(diǎn)處有最大的峰值功率，因此最容易形成多絲，而遠(yuǎn)離焦點(diǎn)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(diǎn)附近加熱氣體會(huì)使此處的氣體密度降低，進(jìn)而非線性系數(shù)降低，自聚焦閾值提高，使多絲的形成得到抑制。而遠(yuǎn)離焦點(diǎn)處原本不易成絲的地方這時(shí)卻因?yàn)闅怏w密度增加而非線性系數(shù)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(shí)抑制多絲的產(chǎn)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(duì)加熱裝置的性能和加熱氣體時(shí)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，證實(shí)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(shí)驗(yàn)中，我們驗(yàn)證了焦點(diǎn)附近局部形成溫度梯度對(duì)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(duì)成絲的影響，并最終得到了能量較高（大于1mJ），光譜較寬