超短脉冲放大过程中的脉宽和光谱特性(编辑修改稿)

超短脉冲放大过程中的脉宽和光谱特性(编辑修改稿)内容摘要：

世界的前沿话题。 研究超短激光在其传输以及放大过程中由放大器窗镜引起的自相位调制效应以及群速度色散等非线性效应对激光脉冲的脉宽带宽及光谱的影响。 从而可以根据研究找出这些非线性效应对脉宽及光谱的影响机制，采取对应的科技手段，按人类及研究的需要。 对超短脉冲激光进行人为的压缩和放大，服务人类，因此这项研究具有深远的意义。 超短脉冲激光在其 传输过程和放大过程中，当其在介质中传播时，会有一些非线性效应发生。 如自相位调制及群速度色散效应。 这两种非线性效应，会使超短脉冲激光的光谱产生压缩或放大的效果。 因此对超短脉冲的激光的真实性会产生影响，因此不便于研究其真实性。 为了更好准确地研究超短脉冲激光，我们要人为地消除一些非线性效应对脉宽及光谱的影响。 通过多年的光科学探究、分析、及推导，得出了实验条件对光谱和脉宽真实性的影响，以便在今后实验条件的控制减弱非线性效应的影响。 实验室一般采用棱镜介质减弱非线性效应，对脉宽进行压缩和放大。 对过实验研究我们得出结论。 在放大的过程，自相位调制与群速度色散效应对脉宽的展宽程度有相加强的作用，有些非线性效应，如介质的增益和窄化效应，以及 SPM效应，对超短脉冲激光的输出带宽的影响很小。 由于可以引入啁啾补偿，所以对超短脉冲激光脉宽进行压缩和放大是可行的，这也为该论题的研究提供理论基础。 ： 在介绍研究意义之前，首先让我们来认识一下什么样的脉冲激光叫做超短脉冲激光。 一般来说脉宽小于 （ 1ps=1012 s ） 量级的脉冲叫做超短脉冲激光。 又因为超短脉冲激光在放大过程易产生一些非线性效应，如自相位调制（ SPM）效应 ，各群速度色散效应（ GVD），这些效应可以引起超短脉冲激光的脉宽和带宽的大小。 因此我们可以通过研究该论题，得出非线性效应影响超短脉冲激光在放大过程中脉宽和光谱特性的机制，近而可以得出结论。 以便今后可以通过人为的改变实验条件，来减小超短脉冲激光在介质中传输时非线性效应如 SPM和 GVD 对脉宽和光谱特性的影响。 从而可以将超短脉冲激光可以在人类的控制下得到最大的应用和利用，从而可以更好地服务于人类。 例如人类已经通过研究得到了一种宽带掺钡宝石激光晶体。 这使得超短脉冲激光得到了迅速的发展。 对超短脉冲 的研 究从古到今，超短脉冲在带宽上可以小于 4fs(1fs=1015s)。 这使得激光脉冲的峰值功率很大很大，这样的光波的光强很大。 因此可以通过对超短脉冲激光的研究我们可以得到高功率，高光强，高能量的激光。 这便人类获得了高能光源成为可能。 这种超高功率，超高聚焦光强的激光是探索在十分特别条件下物质行为的重大科学研究的基本手段。 通过 CPA 核心技术，这使得建造峰值功率 1PW CPA 的装置技术日趋成熟。 从便用此装置在将来更好地服务于 7 / 13 超短脉冲放大过程 中的脉宽和光谱特性 7 人类。 由此可见对超短脉冲激光放大过程中，脉宽和光谱特性在前人的研究上更加深一步的研究，人 类必会了解，发现探索出更加惊人的成果，服务于人，加深人类对超短脉冲激光的本质认识。 8 / 13 超短脉冲放大过程 中的脉宽和光谱特性 8 2．激光脉冲放大过程中的脉宽和光谱特性 超短脉冲传输的基本理论知识 在介绍超短脉冲激光在介质中传输的基本理论知识之前，让我先认识一下什么叫超短脉冲激光的脉冲宽度和光谱宽度。 让我们来了解一下这两个概念是否表示同一物理量的区别，二者的区别空间在哪里呢。 以及与超短脉冲激光相关的物理量，如光脉冲电场的表示及含义等等。 在物理学中， 光脉冲宽度 rp定义为光脉冲强度分布最大值 1/2 的全宽度（ FWHM），而光脉冲的光谱宽度 Δ WP则定义为光脉冲强度分布的全宽度即（ FWHM）。 同样，对光脉冲宽度和光谱宽度可以有不同的定义。 光脉冲宽度可以有另一种定义：脉冲宽度 T 为脉冲强度分布最大值 1/2的 1/e,而光谱宽度 Δ W为光谱强度最大值的 1/2 的 1/e 倍。 由于光脉冲电场的时间和光谱特性可以通过傅里叶变换，找到两者之间的关系。 即光脉冲和光谱特性可以通过傅里叶变换彼此相关的。 因此光谱宽度和脉冲宽度不可以单独变化的。 光谱宽度和脉冲宽度满足关系： (1) (2) 式中 CB=,T0= p/ (对高斯波形分布 ) 电磁场光波及电磁波可以 用电场随时间和空间的变化来完全表示出来。 光波电场则可以表示为： ,t） = (3) 以上是光波电场的向量表示，光波电场同样可以用复数的形式表示出来， (4) 用复数电场表示的电场包络可以表示为。