一、飞秒光参量振荡器及声光可编程色散滤波器的研究（论文文献综述）
宋贾俊[1]（2021）在《超快激光脉冲压缩、波长扩展及对比度提升的研究》文中指出得益于飞秒激光独有的时间特性,其在科研、工业加工、医疗等领域有着广泛的应用。这些应用也进一步推动着飞秒光源的发展,比如高次谐波及阿秒科学促进了少周期、高平均功率飞秒放大器的发展,精密计量及光学频率梳促进了高重频飞秒振荡器的发展,而强场物理实验比如激光尾波场加速,实验室天体物理和质子加速等则极大地推动着高峰值功率高对比度超强激光系统的发展。因此提升飞秒激光的时域参数比如脉冲宽度、重复频率、时间对比度等将对飞秒激光的应用实验提供极大的便利。同时,考虑到飞秒激光放大器本身较为昂贵的价格,这限制了其用户量,因此发展便捷的低成本的飞秒激光放大器同样意义重大。本论文重点对飞秒激光的时间特性的性能提升进行了一系列的实验研究,主要包括皮秒激光脉宽非线性压缩至飞秒量级、重复频率达GHz的飞秒光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillator,OPO）、飞秒OPO注入钛宝石放大器对比度提升等内容的研究。本论文所包含的核心研究内容和取得的原创性成果如下:1.开展了基于Multi-Pass Cell（MPC）的皮秒激光脉宽压缩实验,首次基于块状材料展宽Nd:YVO4皮秒再生放大器的光谱,通过两级级联MPC装置,将1kHz,230μJ,11.6ps的激光脉冲压缩至172fs,光谱由0.26nm展宽至18.06nm,压缩后脉冲能量为117μJ,系统总效率为51%;进一步,通过使用3英寸的凹面反射镜作为MPC的腔镜,对8kHz,1.65W,12.5ps的激光脉冲进行光谱展宽,实现了皮秒激光111次通过克尔介质,光谱由0.192nm展宽至4.69nm,脉宽压缩至601fs,实现了单级MPC装置光谱超过20倍的展宽和脉宽超过20倍的压缩结果,这是基于块材料的MPC装置最高单级脉宽压缩比。同时对比了压缩前后激光的平均功率稳定性和光束质量,结果表明功率稳定性和光束质量受MPC装置的影响较小。2.开展了全固态飞秒振荡器泵浦的GHz飞秒光学参量振荡器（OPO）研究。采用环形腔结构,首次实现了绿光泵浦的重复频率在GHz以上的参量振荡,信号光的重复频率为泵浦源的15倍,信号光光谱调谐范围为700nm-1003nm,最高平均功率430mW,最窄脉冲宽度117fs,光束质量接近基模。进一步,通过按比例改变OPO腔长的方式,实现了信号光重复频率以75.5MHz为间隔,从755MHz-1.43GHz的调节,其中1.43GHz为已经报道的绿光泵浦的最高重复频率信号光,其平均功率为22mW,中心波长为750nm。3.开展了利用飞秒OPO技术对钛宝石放大器对比度进行提升的实验及理论研究,首次使用飞秒OPO作为种子源进行钛宝石再生放大实验,经过展宽、放大及压缩,实现了脉冲能量1.8mJ,脉宽96fs,±30ps的时间尺度范围内接近107的时间对比度结果,相比于传统的以克尔透镜锁模的钛宝石飞秒振荡器作为种子源,放大后的激光脉冲的时间对比度提升了超过1个数量级。为了进一步缩短压缩后的激光脉宽,发展了中心波长接近800nm的宽光谱OPO,并将其注入钛宝石再生放大器中,得到了脉冲能量1.8mJ,脉宽25.6fs,±30ps的时间尺度范围内106的时间对比度结果,相比于钛宝石振荡器作为种子源时脉冲宽度有所缩短,对比度提升了接近1个数量级。4.为了进一步的提升钛宝石激光脉冲的对比度和脉冲能量,对交叉偏振滤波（XPW）效应进行了理论计算,对比了（001）和（011）两种BaF2晶体切割方式的XPW转化效率。计算结果表明,入射激光功率密度和晶体厚度的变化均会影响效率极大值时的β值（入射激光偏振方向和晶体x轴的夹角）,且在低功率密度及短晶体的实验条件下,（011）切晶体在转化效率方面具有优势,而当晶体厚度较厚或入射激光较强时,（001）切晶体的转化效率要高于（011）切晶体。
王羡之[2]（2021）在《非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究》文中研究表明自激光诞生以来,更高的光强就一直是光学领域不断探索的重要研究目标之一。随着超短超强激光技术的发展,如今人们已经能够在实验室中产生光强大于1023W/cm2的极端光场。这样的光场能够用于驱动电子质子加速、X射线产生以及光核反应等强场物理研究,加深对物质非线性的理解,成为各国纷纷大力发展的重要实验设施。然而随着飞秒脉冲光强的不断提高,主脉冲之前的预脉冲与自发辐射基底等噪声成分的光强也会随之提升,并严重影响主脉冲与物质相互作用效果,所以时间对比度成为了飞秒超强激光系统的核心参数之一。鉴于非线性光学效应与光强紧密相关的特点,利用非线性光学效应提升时间对比度以及光强是飞秒超强激光领域的重要研究方向。本文围绕光参量振荡、自衍射效应和背向受激拉曼散射效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用,进行了理论分析与实验研究,取得了如下成果:1.从二阶非线性光学效应出发,分析了飞秒激光同步泵浦的光参量振荡信号光的时间对比度特性,并实验研究了以光参量振荡信号光作为种子注入非参量的啁啾脉冲放大后的时间对比度特性。使用515nm的飞秒脉冲序列作为泵浦光,利用LBO晶体得到了中心波长800nm附近的光参量振荡输出,将其作为种子注入基于钛宝石再生放大的啁啾脉冲放大系统中,得到能量1.8m J的放大结果,经测量其时间对比度最高为107。相比于普通钛宝石振荡器作为种子进行放大后的时间对比度提升了接近2个数量级。最后提出了基于光参量振荡器的多波长同步高对比度飞秒激光系统方案。2.从三阶非线性光学效应出发,分析了简并四波混频过程的时间对比度提升、脉冲宽度压缩等特性,并模拟了其中自衍射效应信号光的光谱展宽以及角色散情况,进行了基于自衍射效应的时间对比度提升实验研究。在35fs入射脉冲驱动下得到了20.4fs的自衍射信号光,能量达到35μJ且光斑质量较好,时间对比度高于1010,相对于入射脉冲提升了4个数量级以上。满足飞秒超强激光系统对于高时间对比度种子脉冲的要求。3.研究了利用自衍射效应的双啁啾脉冲放大系统中的时间对比度特性。对马丁内兹型展宽器的角色散进行分析,并在实验中用于展宽一阶自衍射信号光的同时补偿了其角色散,提升了自衍射效应在啁啾脉冲放大系统中的实用性。将自衍射信号光作为种子,注入后级啁啾脉冲放大器,稳定输出能量900m J、脉冲宽度29.7fs的超短超强激光脉冲,经测量时间对比度高达1010,能够用于强激光等离子体相互作用实验中。4.基于等离子体中电子振荡产生的三阶非线性效应,对受激拉曼散射过程进行了理论分析。介绍了等离子体中Langmuir波的形成,结合普通介质中的受激拉曼散射效应,分析基于等离子体的背向拉曼放大技术的可行性。之后设计了实验平台,进行了初步实验研究。
章振[3]（2021）在《基于飞秒激光时域拉伸的超快光谱学技术》文中认为超快光谱分析技术是理解物质组成、分子演化和动力学的重要工具,涉及领域包括物理、化学和生物医学等基础科学,以及气体示踪和泄漏预警等应用科学。随着飞秒激光的出现,光谱学的探测速度不断被刷新。飞秒时域拉伸技术将记录的瞬时现象展开到时域,降低了超快探测中的采样速度要求,在超快成像、测距、单发脉冲光谱探测、非重复和罕见信号探测等领域发挥了重要作用。不仅如此,飞秒光频梳光谱学技术展现了宽光谱和单个梳齿分辨的特点,为高分辨光谱分析带来了新的机遇。本文结合了双频梳光谱技术和时域拉伸技术,提出超快和高精度光谱分析的方法。论文的主要工作如下:1.回顾了双频梳光谱学,重点介绍了单腔双频梳光谱学的发展和应用;回顾了飞秒时域拉伸技术在超快光谱学领域的应用。分析了双频梳光谱学的优点为拥有光频梳至电频梳转换的能力,缺点为无法单发脉冲探测;飞秒时域拉伸光谱学的优点为拥有实时探测的能力,缺点为无法实现单个梳齿分辨。2.基于单腔双频梳光谱学思想和时域拉伸技术,提出飞秒非平衡时域拉伸光谱学。该方法利用单个自由运行的锁模飞秒激光器,简化了双频梳系统,不需要复杂的相位锁定回路。在光纤Mach-Zehnder干涉仪的两臂中引入不同的色散量,使不同时域拉伸的两个脉冲发生干涉。不仅实现了光谱信息从光频梳至电频梳的转换,而且拥有单发脉冲实时探测的能力。通过Optiwave软件建模分析和实时光谱分析实验,验证了理论的正确性。实验中单次光谱的探测速度和分辨率分别为250 μs和540 MHz。3.利用微波光子学中的光学调制技术,将非平衡时域拉伸光谱学中宽带电谱调制至光谱进行分析,降低了数据采集和处理的困难。并形成了光谱至电谱、电谱再至光谱的映射关系。我们根据这种映射关系提出一种基于宽光谱映射的光谱分析技术,可将难以分辨的光谱映射至高分辨区域进行分析。4.光频梳不仅可以作为宽谱探测光源,也可以作为频率标准。提出光频梳参考的单频光频率锁定和扫描技术,为单频光与光频梳的多外差探测提供程序化和稳定的扫描光源,实现了低带宽的多外差光谱学,并用于超快气体光谱分析。5.展望了一种基于时域拉伸和频率选通的光谱扫描方法,可以运用于大气光谱遥感,解决传统气体探测激光雷达在频域中进行光谱扫描时速度慢和不稳定的问题。
邓泽江[4]（2021）在《高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用》文中研究指明双光学频率梳光谱技术作为新一代光谱测量工具,具有宽光谱、高速度、高精度和高准确度等技术优势,是开展更高精度更快速度光谱测量的重要手段。经过十余年的迅猛发展,双光学频率梳光谱技术已在三维成像、气体分子光谱分析、速度场和温度场精密测量中获得初步应用。双光学频率梳光谱技术已经成为当前光谱测量领域的研究热点。双光学频率梳光谱技术是利用光学外差探测技术,通过拍频探测将光学频率梳（以下简称为“光频梳”）的离散的光频梳齿下转换到射频域。双光频梳干涉信号使用单个光电探测器即可在μs～ms量级的测量时间内实现光频梳光谱的精密测量。这个双光频梳光谱的频率精度和准确度可以溯源至原子钟频率标准。一方面,超低噪声光频梳是实现高精度双光频梳光谱测量的重要基础,因此发展光频梳噪声免疫技术和低噪声主动相位控制技术,提高光频梳的频率稳定性和时间稳定性是提高双光频梳测量精度的关键技术。另一方面,双光频梳光谱技术在光谱测量、频率传递等领域拥有巨大的应用前景,但是目前双光频梳系统的光谱分辨率仍然被动态相干性制约。这已成为获取高分辨、高精度和高准确度双光频梳系统的关键技术瓶颈,亟需一种新型的光频相位控制技术来提高双光频梳系统的相干性,满足更高精度的光谱测量需求。本论文围绕“高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用”展开了相关的研究工作。首先发展了高响应带宽的光频梳相位控制技术,研制了低噪声的光频梳光源。以此为基础,实现了高相干的双光频梳光谱系统。目前研制的这一高相干双光频梳系统的锁定精度和相干时间都达到国际先进水平。最后基于自行研制的双光梳光谱系统,展开了在分子光谱测量、精密测距、成像和气体流速测量等多个领域的探索应用和研究。本文具体的研究内容和创新点概括如下:1.研制了超低噪声光频梳。研究了低噪声锁模激光器的机制。发展了低噪声的光纤激光器,其具有良好的自启动特性和高抗环境噪声能力,便于实现超低噪声集成化的光频梳系统。进一步引入多种相位控制器,综合调控光频梳相位噪声,将光频梳锁定系统的开环带宽从数k Hz提高到166k Hz,实现了低噪声光频梳的长期稳定运行,光频梳的载波包络相位偏移频率的光频不稳定度提升至9.15ⅹ10-19,对应的积分相位噪声仅为81.9mrad（积分范围:1Hz到1.5MHz）。2.研究了高相干的双光频梳系统。本论文发展了光频梳间的光频传递技术,实现了多个光频梳之间的光学频率传递,实现了主动锁定的高相干的双光频梳光源,其频率准确度溯源到氢原子钟上。研制的双光频梳光源的重复频率稳定度达到了10-12量级,相对线宽低于1Hz,光源的相干时间大于100s。3.基于自行研制的双光频梳系统,开展了双光频梳光谱技术在分子光谱测量、测距、成像和气体流速测量等领域的应用研究。结合时间飞行法和双光频梳光谱技术,本论文同时实现了距离和分子吸收光谱的精密测量,光谱分辨率为100MHz,0.5s测量时间的测距精度为0.68μm;结合光谱编码技术和双光频梳技术,实现了微结构样品的表面形貌测量,通过标准分辨率靶测得横向精度为4.4μm,对金膜样品测量的纵向精度为7.72nm;结合光谱多普勒频移效应和双光频梳光谱技术,实现了气体分子多吸收峰的高精度测量,进而获得气体流速信息。这些研究推动了双光频梳光谱测量技术在多个领域的发展。4.提出并研制了结构简单、被动相干的单腔双光频梳光谱系统。本文从理论和实验上开展了一种基于可饱和吸收镜的新型双脉冲激光器的研究,输出脉冲具有良好的被动相干特性,经实验测量其重复频率差的标准差仅为83m Hz,实现了梳齿可分辨的双光频梳光谱测量。
余赛芬[5]（2021）在《单光子探测自由空间分布式光谱遥感技术》文中指出光谱学可追溯至17世纪牛顿利用三棱镜将白光色散为七彩光带。随着量子力学以及激光技术的发展,精确的光谱分析方法已经实现了对物质的组成进行定性和定量的分析,且已被广泛应用于化学和生物等领域并发挥了重要的作用。在大气气体遥感方面,光谱测量的方法主要有基于被动光源的光栅光谱仪、傅里叶红外光谱仪等,以及基于主动光源的光频梳遥感、多波长差分吸收激光雷达等。但这些用于大气气体测量的技术均只局限于柱积分式的光谱测量,对于自由空间内的光谱遥感仍存在很大的挑战性,从而阻碍了对大气中多种气体成分和化学过程的进一步了解。本文从碳达峰和碳中和的重要性出发,指出温室气体排放监测和研制国产化观测设备的紧迫性。并针对目前用于大气气体探测的被动和主动遥感技术进行了介绍和对比分析,指出不同方法所适用的领域和对应的局限性。利用超导纳米线单光子探测技术降低了传统激光雷达方法中对激光器能量的高要求,进一步提高了信噪比;并通过基于频梳锁定的技术对宽范围的可调谐激光器进行精确的频率控制和锁定,在此基础上实现了自由空间分布式的光谱遥感;在碳排放监测、泄漏预警和大气化学研究方面具有很大的潜力。论文的主要工作如下:1.阐述了基于单光子自由空间分布式光谱遥感的原理及设计思路。首先对分子的吸收光谱进行了理论分析,并从激光雷达原理出发,根据公式推导得出光谱及对应的浓度反演过程。随后介绍了基于频梳锁定的原理,并通过结合超导纳米线单光子探测器完成了整个系统的初步设计。2.根据气体光谱探测的线选择标准,通过模拟得出了既具有合适的光谱学参数又能发挥探测优势的吸收线（中心波长为1572.335nm,R16线）用于CO2光谱遥感,并考虑了 HDO作为干涉气体的影响。同时通过模拟激光雷达信号和不同的降噪方法,反演得到了光谱和浓度的分布,并与设置的理想值变化趋势一致,在理论模拟的基础上分析了系统用于自由空间分布式光谱遥感的可行性。3.进行了距离分辨的光谱遥感实验,对系统参数以及对应的设置进行了详细的介绍,重点描述了基于频梳锁定的控制回路设计以及基于单光子的探测的接收系统。主要的实验包括:（1）对基于频梳锁定的不同频率采样间隔遥感了大气光谱并进行了对比,验证了采样模式的自适应性和可控性;（2）在频梳未锁定和锁定两种情况下测得了光谱并进行了对比,验证了频率锁定的稳定性和必要性;（3）分别在冬季和夏季两个季节遥感CO2和HDO的混合光谱,验证了HDO作为干涉气体对CO2有不可忽略的影响,并通过采用三峰Voigt拟合的方式将HDO的光谱分离出来,反演得到了HDO的浓度,进一步弱化了这种影响;（4）进行了长达72小时的连续观测实验,证明了系统的昼夜观测能力,同时反演出了CO2和HDO的浓度并与原位仪器对比后具有一致性,验证了系统用于分布式光谱遥感的能力。
蔡亚君[6]（2020）在《小型化飞秒光纤光频梳及波长变换关键技术研究》文中研究指明飞秒光频梳凭借着其宽光谱及高频率稳定特性,被广泛应用于光学频率测量、绝对距离测量、精密光谱测量、原子钟网络、低噪声微波信号产生等重要研究领域。与其它类型飞秒光频梳相比,基于全保偏光纤及器件的掺铒光纤光频梳因为具有结构紧凑、易于维护、工作波长位于光通信波段、环境适应性强等优点,成为近年来研究和应用的热点。本论文针对飞秒光频梳工程化应用需求,通过实验研究基于全保偏掺铒光纤的飞秒锁模脉冲产生和放大技术、飞秒光频梳的频率探测以及控制锁定技术、飞秒光频梳输出激光非线性波长变换等关键技术,探索获得结构紧凑、性能优异、环境适应性强的应用型飞秒光纤光频梳。本论文主要工作和创新点概括如下:1.设计并实验搭建了一套重频为200 MHz的全保偏飞秒掺铒光纤光学频率梳系统。飞秒振荡器采用线形腔结构,基于SESAM锁模机制,实现了中心波长1560.7 nm,平均功率3.9 m W的飞秒脉冲序列输出。通过利用脉冲宽度为53 fs,峰值功率为12.5 k W的飞秒脉冲泵浦高非线性光纤,实验产生光谱范围覆盖1000 nm2050 nm的倍频程宽带超连续谱。进一步,通过自参考共线“f-2f”干涉技术,获得了信噪比为40 d B的fceo信号。最终,通过反馈调节振荡器腔长和泵浦电流的方式,实现重复频率和载波包络偏移频率的同时锁定。以氢原子钟为参考源,秒稳情况下,7200 s的频率计数时间内重复频率的相对稳定度为1.65′10-12,残余积分时间抖动达到418 fs[3 Hz-1 MHz]。在5 h的频率计数时间内,载波包络偏移频率相对稳定度为3.22′10-11/s,积分相位噪声为0.216 rad[100 Hz-1 MHz]。2.设计并实验搭建了基于1.5mm全保偏锁模激光器的双色可见光梳光源。通过优化放大器和高非线性光纤（零色散点、色散斜率和长度）的参数,使得输出光谱在1086 nm和1266 nm处强度达到最大。之后,采用长度为4 cm,不同极化周期的掺Mg O周期性极化铌酸锂晶体,在112℃和59℃下分别实现543 nm和633 nm倍频激光产生,相应的光谱宽度为0.157 nm和0.174 nm,单梳齿平均功率分别达到1.23mW和1.336mW。这种光谱带宽窄、单梳齿平均功率高的双色可见光梳光源有助于提高光频率测量中拍频信号的信噪比。3.优化设计并研制成功一种新型的兼具高控制带宽和大调节范围的光纤频率促动器用于重复频率的锁定。相比于传统的腔长调节装置,所研制的新型频率促动器是一种基于单一压电陶瓷驱动和精密机械结构相配合的光纤拉伸装置,对光纤无损伤。在使用该频率促动器对振荡器腔长进行调节的情况下,我们对重复频率的动静态响应特性进行了系统的实验研究。静态响应结果表明,该频率促动器对重复频率的调节范围高达106 k Hz。动态响应结果表明,该频率促动器的控制带宽约为1 k Hz。这种兼具高控制带宽和大调节范围的频率促动器可显着降低光频梳功耗及体积。4.探索并开展了小型化、高集成度、高环境适应性的光频梳工程化样机研制工作。自主设计并成功实现了基于自聚焦透镜的微型“f-2f”自参考干涉仪（直径4 mm,长度20 mm）。相比于传统的多透镜组空间干涉仪结构,研制的微型干涉仪具有体积小巧和低成本优势。针对光频梳在室外高精度测距领域应用,我们采用自行研制的光纤频率促动器,结合数字化的可编程门阵列频率稳定技术,国内首次研制成功锁定后重复频率为200 MHz整的全保偏稳频飞秒光纤激光器工程样机（功耗为11 W,体积小于0.0015 m3,重量为1.3kg）。该激光器可承受峰值加速度为1.97 g的振动冲击,在15℃和33℃的环境温度下,频率稳定度均优于2.0?10-11/s。这种高集成度、可靠稳定的稳频光频梳对于户外甚至外太空环境下的高精度绝对距离测量具有重要意义。
岑启壮[7]（2019）在《基于光子技术的宽带射频信号产生研究》文中进行了进一步梳理当今社会已经进入了信息化的时代,射频信号的广泛应用是信息化时代的重要特征之一。射频信号在基础科研、无线通信、生物成像、雷达系统中都具有重要的应用。通信速率日益增长、高质量的生物成像、高分辨率的雷达系统都对射频信号的质量和带宽产生了重大的需求。基于传统电子学技术产生的射频信号已经不能满足上述需求。光子学辅助射频信号产生技术因其在信号质量、带宽、可集成化、以及低功耗方面具有明显的优势备受关注。本文对基于光子技术的宽带射频信号产生技术展开研究。基于飞秒激光器的光生微波技术可获得目前频谱纯度最好的微波信号,但其在宽带、快速调谐方面仍显不足。而现代电子系统中往往对信号源具有低相噪、宽带覆盖、频率快速切换等要求。现有的技术方案在宽带调谐以及频率快速切换方面仍显得不足。本文提出一种基于频率变换对技术以实现从飞秒激光器光生微波中任意阶谐波的低相噪提取。相比已有技术,基于频率变换对的光生微波技术具有以下优势:（1）高效的AM-PM耦合噪声抑制;（2）宽带的频率调谐范围、以及快速的调谐速度;（3）高效的光电转换效率。本文首次提出了一种新型的啁啾振荡光电振荡器（OEO）,这种OEO突破了传统OEO在产生频率捷变信号方面的限制,其腔内能够支持大量模式同时稳定振荡。我们引入了一个扫频的滤波器以替换传统OEO中的静态滤波器,扫频滤波器迫使这些振荡纵模之间的幅度和相位具有特定的值,从而获得所需的信号。特别地,啁啾振荡OEO能够实现大带宽、大时延、低噪声的调频信号产生,雷达、通信等系统有望从中获得性能的提升。传统针对OEO的研究集中在连续、单频的微波信号产生上,啁啾振荡的OEO的提出扩展了OEO的研究方向,为OEO产生更复杂的波形、实现更多样的功能提供了原型。在传统的基于延时线的振荡器中,由于腔内信号的相位线性/准线性演化,其固有频率受限于腔的延时,其输出频率只能是特定的离散的频率点。本文首次提出了另外一种新型的OEO,即光电参量振荡器（OEPO）。通过在传统的OEO中引入非线性的参量过程,使得信号在腔内传播时经历非线性的相位跳变,最终使得振荡的纵模不再受限于腔的延时。OEPO可以实现稳定的多纵模同时振荡,输出宽带的微波信号。在不改变腔长的条件下,通过引入非线性的相移,OEPO可以实现对振荡频率的任意调谐,这突破了基于延时线的振荡器起振频率的离散性。
张小民[8]（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。
马晶[9]（2005）在《高重复率啁啾脉冲放大系统及飞秒光参量放大系统的研究》文中研究说明很多非线性光学和超快时间分辨光谱研究需要有高重复率、窄脉冲宽度的可调谐光源,而飞秒光参量放大正是实现这一目标的首选方法。因此本论文对1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大（CPA）系统及其倍频蓝光泵浦的BBO晶体的飞秒光参量放大（OPA）系统进行了系统的理论和实验研究。主要内容及创新包括:一、对CPA系统的KLM钛宝石振荡器、马丁内兹展宽器、钛宝石多通放大器、光栅压缩器的基本原理以及各个参数的合理选择进行了详细的论述。并对KLM钛宝石激光器中的空间啁啾和角色散进行了理论计算和分析。二、成功搭建了一套基于混合光栅型马丁内兹展宽—压缩器的1kHz钛宝石九通CPA系统,并实现了其稳定运转。获得了重复频率为1kHz,中心波长为810nm,光谱宽度为16nm,脉冲宽度为66.8fs,单脉冲能量为250μJ的光脉冲输出。三、对BBO晶体的宽带Ⅰ类相位匹配飞秒OPA进行了系统的理论计算和分析。包括实现参量带宽宽带运转的条件、相位匹配、非共线角、空间走离效应、时间走离效应、群速失配的补偿及泵浦光有效光斑尺寸的选取。并分析了BBO晶体的倍频、超连续白光的产生、参量超荧光的产生以及BBO晶体飞秒OPA中闲频光二次谐波产生的条件。四、利用1kHz钛宝石九通CPA系统的倍频蓝光泵浦Ⅰ类相位匹配的BBO晶体,获得了非共线参量超荧光,并证实了其强度角分布是三波相速和群速自匹配的结果。在参量超荧光产生的基础上,成功搭建了一套宽带的Ⅰ类非共线相位匹配的飞秒OPA系统,并实现了其稳定运转。获得了530nm到810nm连续可调的放大的信号光,以及810nm到1.7μm波段范围的闲频光。信号光增益带宽近207nm,可支持小于5fs的光脉冲,其单脉冲能量为10.8μJ,转换效率大于21%。与此同时,在没有附加任何倍频晶体的情况下,还获得了410nm到700nm连续可调的闲频光的二次谐波。其与闲频光层叠分布,单脉冲能量为2.6μJ,转换效率大于5%。这样,我们利用自行研制的1kHz飞秒CPA系统和飞秒OPA系统,获得了410nm到1.7μm连续可调的飞秒脉冲输出,实现了国内加工水平与世界水平的同步发展,为更多研究和应用的需要提供了重要的光源。
赵华军[10]（2004）在《飞秒光参量振荡器及声光可编程色散滤波器的研究》文中研究说明本论文主要对共线非临界相位匹配的飞秒光参量振荡器（OPO）进行了理论和实验的分析,对一种新的色散可编程控制器件—声光可编程色散滤波器（AOPDF）进行了理论研究。 论文的主体包括一下几个部分:阐述了飞秒激光器、飞秒光参量振荡器的发展历史、研究现状和应用领域,及声光可编程色散滤波器的特性。在第二章中详细阐述了飞秒光参量振荡器的泵浦源-高平均功率的钛宝石飞秒激光器,包括高平均功率飞秒激光器的特点、克尔透镜锁模的原理、钛宝石飞秒振荡器的装置,并对其主要参数进行了实验测试。从飞秒OPO的原理出发,针对晶体相位匹配类型、角度、以及谐振腔的参数等进行了实验设计。飞秒OPO的实验及分析。本论文以高平均功率的KLM激光器作泵浦源,KTP晶体为非线性晶体,对共线泵浦非临界相位匹配的飞秒OPO进行了实验研究。理论和实验都证明既要有精确的谐振腔调整又要有严格的腔长匹配是实现飞秒OPO的关键。本论文分别从SESAM被动锁模、比较泵浦源重复率与Nd:YAG激光器的纵模拍频两种方法实现了腔长的精确匹配。对一种可以实现位相和幅度同时独立调制地色散控制器件—声光可编程色散滤波器进行了理论研究,通过耦合波理论推导,得到了输出脉冲的群延迟与调制声波的频率、啁啾、带宽等参数的关系。并对其应用在放大系统中补偿色散及增益窄化进行了数值模拟。总结和比较论证了各种超短脉冲整形方法,分析了相位对脉冲时域波形的影响。对用可编程色散控制器件对超短脉冲进行自适应脉冲压缩和整形时获取调制函数的几种优化算法进行了理论研究和比较,提出用反复傅立叶变换法和SPIDER相结合的一次整形装置。
二、飞秒光参量振荡器及声光可编程色散滤波器的研究（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、飞秒光参量振荡器及声光可编程色散滤波器的研究（论文提纲范文）
（1）超快激光脉冲压缩、波长扩展及对比度提升的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光脉宽非线性压缩研究进展 |
| 1.2 高重频振荡器研究进展 |
| 1.2.1 高重频钛宝石锁模振荡器研究进展 |
| 1.2.2 高重频Yb锁模振荡器研究进展 |
| 1.2.3 高重频锁模皮秒振荡器研究进展 |
| 1.2.4 高重频OPO研究进展 |
| 1.3 飞秒脉冲时域对比度提升技术研究进展 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 飞秒激光的色散及非线性效应基本原理 |
| 2.1 色散效应 |
| 2.1.1 色散对脉冲形状的影响 |
| 2.1.2 常见色散补偿器件 |
| 2.2 二阶非线性光学基础理论 |
| 2.2.1 常见的二阶非线性效应 |
| 2.2.2 三波混频过程 |
| 2.2.3 相位匹配的方法 |
| 2.2.4 相位关系 |
| 2.2.5 走离效应 |
| 2.2.6 宽带光参量放大技术 |
| 2.3 自相位调制 |
| 2.3.1 自相位调制基本原理 |
| 2.3.2 色散长度和非线性长度 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 皮秒激光脉宽压缩实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Herriott Multi-pass Cell简介 |
| 3.3 Nd皮秒激光放大器的设计 |
| 3.3.1 皮秒激光增益介质基本性质 |
| 3.3.2 实验条件对晶体基本参数的影响 |
| 3.3.3 连续光泵浦的再生放大器放大理论 |
| 3.4 级联MPC装置压缩皮秒激光脉宽 |
| 3.4.1 第一级MPC装置 |
| 3.4.2 第二级MPC装置 |
| 3.5 单级MPC压缩8kHz皮秒激光脉宽 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 515nm激光泵浦的高重频飞秒光学参量振荡器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 商用Yb:KGW全固态飞秒振荡器 |
| 4.3 谐波泵浦的1.13GHz飞秒OPO |
| 4.3.1 非线性晶体的选择 |
| 4.3.2 1.13GHz OPO实验装置 |
| 4.3.3 1.13GHz OPO实验结果 |
| 4.4 比例改变腔长实现重频可调的参量振荡 |
| 4.4.1 基本原理 |
| 4.4.2 非线性晶体LBO |
| 4.4.3 比例改变腔长实现重频可调OPO实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 飞秒OPO注入钛宝石再生放大器提升对比度研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 OPO注入钛宝石放大器实验研究 |
| 5.2.1 钛宝石再生放大器基本结构 |
| 5.2.2 飞秒OPO注入钛宝石再生放大器实验研究 |
| 5.2.3 800nm宽光谱飞秒OPO的实现 |
| 5.2.4 宽光谱飞秒OPO注入钛宝石再生放大器 |
| 5.3 交叉偏振滤波技术效率的分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超短超强激光研究进展中的非线性光学效应 |
| 1.1.1 光克尔效应 |
| 1.1.2 自相位调制效应 |
| 1.1.3 高次谐波 |
| 1.1.4 光参量放大 |
| 1.1.5 等离子体中的背向受激拉曼散射效应 |
| 1.2 飞秒超强激光的时间对比度与测量方式 |
| 1.2.1 三阶相关仪 |
| 1.2.2 四阶相关仪 |
| 1.3 基于非线性效应的时间对比度提升方法 |
| 1.3.1 非线性椭圆偏振旋转 |
| 1.3.2 交叉偏振波 |
| 1.3.3 自衍射 |
| 1.3.4 超短脉冲泵浦的光参量放大 |
| 1.4 本论文的研究意义与主要内容 |
| 第2章 基于光参量振荡的飞秒激光时间对比度提升研究 |
| 2.1 同步泵浦的光参量振荡器 |
| 2.1.1 二阶非线性效应 |
| 2.1.2 光参量振荡器及其时间对比度 |
| 2.2 光参量振荡器注入再生放大的实验设计 |
| 2.2.1 光参量振荡器设计 |
| 2.2.2 展宽器设计 |
| 2.2.3 再生放大器设计 |
| 2.2.4 压缩器设计 |
| 2.2.5 光谱相位精细补偿 |
| 2.3 实验结果与分析 |
| 2.4 多波长同步的高对比度飞秒激光系统 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 基于自衍射效应的飞秒超强激光时间对比度特性研究 |
| 3.1 自衍射效应的原理与模拟 |
| 3.1.1 简并四波混频过程——三阶非线性效应 |
| 3.1.2 自衍射效应的原理与特性 |
| 3.1.3 自衍射效应的模拟 |
| 3.2 自衍射效应的时间对比度提升实验研究 |
| 3.2.1 实验设计 |
| 3.2.2 实验结果 |
| 3.2.3 自衍射光能量与光谱优化 |
| 3.3 自衍射信号光角色散的补偿 |
| 3.3.1 Martinez展宽器中的角色散 |
| 3.3.2 展宽器设计与角色散补偿结果 |
| 3.4 后续放大系统 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 等离子体中的受激拉曼散射效应 |
| 4.1 等离子体的基本特性 |
| 4.1.1 等离子体密度与温度 |
| 4.1.2 等离子体的空间尺寸 |
| 4.1.3 等离子体振荡 |
| 4.2 基于电子等离子体振荡的三阶非线性效应 |
| 4.2.1 等离子体中电子在光电场驱动下的运动方程 |
| 4.2.2 单色光场下等离子体的三阶非线性响应及其物理含义 |
| 4.2.3 电子等离子体振荡对双色场的三阶非线性响应 |
| 4.3 等离子体中的受激拉曼散射 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 等离子体中背向受激拉曼散射效应的实验研究 |
| 5.1 等离子体背向受激拉曼散射实验设计理念 |
| 5.2 驱动激光系统与实验系统 |
| 5.2.1 驱动激光系统 |
| 5.2.2 实验腔室 |
| 5.2.3 气体靶 |
| 5.3 实验过程观测系统 |
| 5.3.1 角色散观测 |
| 5.3.2 焦点光斑观测 |
| 5.3.3 等离子体密度观测 |
| 5.4 初步实验结果 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文内容总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 自衍射效应模拟程序代码 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）基于飞秒激光时域拉伸的超快光谱学技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 飞秒激光的时域和频域性质 |
| 1.2 光频梳的发展和应用 |
| 1.3 光频率梳光谱学的发展 |
| 1.3.1 光频梳光谱技术简介 |
| 1.3.2 单腔双频梳光谱学 |
| 1.3.3 光频梳参考的光谱学 |
| 1.4 飞秒时域拉伸技术的发展 |
| 1.4.1 飞秒时域拉伸技术简介 |
| 1.4.2 时域拉伸超快测距和成像的应用 |
| 1.4.3 时域拉伸超快光谱分析 |
| 1.5 研究意义和论文主要内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 论文主要内容 |
| 第二章 基于飞秒非平衡时域拉伸光谱学的超快气体探测 |
| 2.1 时域拉伸后光频梳的时频映射关系 |
| 2.2 非平衡时域拉伸干涉仪 |
| 2.2.1 平衡与非平衡时域拉伸的干涉对比 |
| 2.2.2 基于Optiwave光学建模软件的色散参数优化 |
| 2.2.3 高阶色散对时域拉伸干涉测量的影响 |
| 2.3 超快气体探测实验 |
| 2.3.1 实验设计 |
| 2.3.2 超快探测结果 |
| 2.3.3 光谱压缩系数和分辨率 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 基于光谱映射的宽光谱分析技术 |
| 3.1 传统光栅光谱仪发展的瓶颈 |
| 3.2 超快气体探测中的数据处理问题 |
| 3.3 微波光子学信号处理技术 |
| 3.3.1 微波光子学简介 |
| 3.3.2 微波测量领域的应用 |
| 3.4 宽带啁啾微波信号的光学调制 |
| 3.4.1 宽带啁啾微波信号的产生 |
| 3.4.2 基于Optiwave软件的光学调制仿真 |
| 3.5 基于光谱映射的宽光谱分析实验 |
| 3.5.1 实验设计 |
| 3.5.2 边带光谱分析 |
| 3.6 基于光谱映射的光谱仪设计 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 基于频率扫描和锁定的低带宽多外差光谱学 |
| 4.1 多外差光频梳光谱学简介 |
| 4.2 单频光与光频梳的多外差探测 |
| 4.2.1 单频光与光频梳多外差干涉原理 |
| 4.2.2 多外差探测的光谱学应用 |
| 4.2.3 低带宽多外差探测的实现方式 |
| 4.3 光频梳参考的频率锁定和扫描技术 |
| 4.3.1 单频光的频率锁定和扫描 |
| 4.3.2 频率锁定效果和扫描间隔计算 |
| 4.4 气体光谱的低带宽多外差探测 |
| 4.4.1 实验设计 |
| 4.4.2 梳齿间拍频的抑制 |
| 4.4.3 宽谱扫描模式 |
| 4.4.4 精密分析模式 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 时域拉伸在大气光谱分析中的应用展望 |
| 5.1 气体探测激光雷达中的频率扫描和锁定 |
| 5.2 时域拉伸和频率选通 |
| 5.3 基于时域拉伸和频率选通的气体探测激光雷达 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 致谢 |
（4）高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用（论文提纲范文）
| 论文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景介绍 |
| 1.1.1 光学频率梳简介 |
| 1.1.2 双光学频率梳光谱技术简介 |
| 1.1.3 双光学频率梳光谱技术的进展 |
| 1.2 论文的主要工作及创新点 |
| 1.2.1 选题的意义 |
| 1.2.2 论文的主要工作 |
| 1.2.3 论文的创新点 |
| 第二章 光学频率梳光谱技术的研究 |
| 2.1 光学频率梳光谱技术 |
| 2.1.1 光学频率梳技术 |
| 2.1.2 双光学频率梳光谱技术 |
| 2.1.3 光学频率梳的噪声分析 |
| 2.1.4 双光学频率梳相干性的研究 |
| 2.1.5 双光学频率梳吸收光谱测量的研究 |
| 2.2 光学频率梳的相位控制技术的研究 |
| 2.2.1 锁相环系统的噪声分析 |
| 2.2.2 光学频率梳的参量检测 |
| 2.2.3 鉴频鉴相器 |
| 2.2.4 光学频率梳控制器的设计 |
| 2.2.5 光学频率梳的促动器 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 低噪声光学频率梳的研究 |
| 3.1 低噪声光学频率梳振荡器 |
| 3.2 超低噪声光学频率梳 |
| 3.2.1 超低噪声光学频率梳的设计 |
| 3.2.2 超低噪声光学频率梳的输出特性 |
| 3.2.3 光学频率梳的内环锁定 |
| 3.3 低噪声光学频率梳的外环噪声 |
| 3.3.1 光学频率梳外环噪测量的原理 |
| 3.3.2 超低噪声光学频率梳外环噪声测量 |
| 3.3.3 光学频率梳的腔外噪声 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 高相干的双光学频率梳系统 |
| 4.1 高相干可溯源双光学频率梳的锁定 |
| 4.2 双光学频率梳光谱测量 |
| 4.2.1 双光学频率梳光谱测量原理图 |
| 4.2.2 双光学频率梳的光谱图 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 双光学频率梳的应用 |
| 5.1 双光学频率梳光谱与成像的同时测量 |
| 5.1.1 双光学频率梳光谱与成像的同时测量的系统设计 |
| 5.1.2 双光学频率梳光谱与成像的同时测量的结果分析 |
| 5.1.3 小结 |
| 5.2 基于双光学频率梳的光谱编码显微成像 |
| 5.2.1 双光学频率梳的显微成像系统设计 |
| 5.2.2 双光学频率梳成像的测量结果 |
| 5.2.3 微结构测量 |
| 5.2.4 小结 |
| 5.3 双光学频率梳测速 |
| 5.3.1 双光学频率梳多普勒测速的原理 |
| 5.3.2 双光学频率梳测速的系统设计 |
| 5.3.3 双光学频率梳测速的测量结果 |
| 5.3.4 小结 |
| 5.4 总结 |
| 第六章 相干的单腔双光学频率梳系统 |
| 6.1 双脉冲锁模振荡器的原理 |
| 6.1.1 保偏光纤的双折射效应 |
| 6.1.2 半导体可饱和吸收镜的锁模 |
| 6.2 双脉冲激光器的数值仿真 |
| 6.2.1 双脉冲在激光器内形成的仿真 |
| 6.2.2 脉冲在腔内的相互作用 |
| 6.3 单腔双脉冲激光器的输出特性 |
| 6.4 梳齿可分辨的双光学频率梳光谱 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作的总结 |
| 7.2 未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
| Ⅰ 个人简历 |
| Ⅱ 学术论文 |
| Ⅲ 荣誉和奖励 |
| 致谢 |
（5）单光子探测自由空间分布式光谱遥感技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 意义和背景 |
| 1.1.1 辐射收支平衡 |
| 1.1.2 主要温室气体 |
| 1.1.3 精确CO_2控制对碳中和的意义 |
| 1.2 气体光谱遥感技术发展 |
| 1.2.1 被动探测 |
| 1.2.2 主动探测 |
| 1.3 选题意义和本文组织结构 |
| 1.3.1 选题意义 |
| 1.3.2 本文组织结构 |
| 第2章 自由空间光谱遥感的原理与设计 |
| 2.1 近红外吸收光谱 |
| 2.1.1 分子的光谱 |
| 2.1.2 光谱的线强度和展宽 |
| 2.2 激光雷达用于光谱分析的原理 |
| 2.2.1 激光与大气作用机制 |
| 2.2.2 激光雷达方程 |
| 2.2.3 浓度反演方法 |
| 2.3 基于频率锁定的光谱扫描技术 |
| 2.3.1 气体腔锁定 |
| 2.3.2 飞秒光梳锁定 |
| 2.3.3 基于光梳参考的频率锁定设计 |
| 2.4 单光子探测技术 |
| 2.4.1 单光子探测的介绍 |
| 2.4.2 基于单光子探测的信噪比提升 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 自由空间光谱遥感的模拟 |
| 3.1 吸收谱线的选择 |
| 3.1.1 气体干涉的影响 |
| 3.1.2 光学深度的影响 |
| 3.1.3 温度敏感性的影响 |
| 3.1.4 1.5μm吸收光谱的优势分析 |
| 3.2 自由空间光谱遥感的可行性分析 |
| 3.2.1 激光雷达信号模拟 |
| 3.2.2 降噪模拟 |
| 3.2.3 面积法和查表法反演对比 |
| 3.2.4 非均匀浓度反演模拟 |
| 3.3 基于浓度反演的讨论 |
| 3.3.1 拟合模型的选择 |
| 3.3.2 混合光谱模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 距离分辨的光谱遥感实验 |
| 4.1 发射系统 |
| 4.1.1 探测光和参考光的时分复用技术 |
| 4.1.2 实时校准技术 |
| 4.1.3 光源搭建 |
| 4.2 频率锁定系统 |
| 4.2.1 频梳重频和偏频的锁定 |
| 4.2.2 拍频反馈设计 |
| 4.2.3 自适应频率扫描与锁定 |
| 4.2.4 锁定结果 |
| 4.3 接收系统及数据处理 |
| 4.3.1 超导探测器 |
| 4.3.2 数据接收系统 |
| 4.3.3 数据处理流程 |
| 4.4 光学深度光谱分析 |
| 4.4.1 Lorentz和Voigt拟合的影响 |
| 4.4.2 频率扫描间隔的影响 |
| 4.4.3 频率锁定与不锁定的影响 |
| 4.4.4 不同季节的光谱分析 |
| 4.5 浓度结果分析 |
| 4.5.1 误差分析 |
| 4.5.2 地表浓度与湍流强度的耦合关系 |
| 4.6 讨论 |
| 4.6.1 其他气体光谱遥感的可行性讨论 |
| 4.6.2 大气温度遥感的可行性讨论 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 创新点总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）小型化飞秒光纤光频梳及波长变换关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 光学频率梳概述 |
| 1.2 光频梳的产生原理 |
| 1.3 光学频率梳的应用 |
| 1.4 掺铒光纤光频梳的研究现状 |
| 1.5 本论文的选题意义与结构安排 |
| 第2章 全保偏掺铒光纤飞秒脉冲的产生与放大技术研究 |
| 2.1 全保偏飞秒锁模光纤激光的产生技术 |
| 2.1.1 飞秒光纤激光的产生原理 |
| 2.1.2 被动锁模光纤激光技术 |
| 2.1.3 基于SESAM锁模机制的全保偏飞秒光纤激光实验研究 |
| 2.2 飞秒脉冲光纤激光的非线性放大及压缩实验研究 |
| 2.2.1 飞秒脉冲光纤激光的非线性放大原理 |
| 2.2.2 飞秒脉冲光纤激光的非线性放大及压缩实验研究 |
| 2.3 小结 |
| 第3章 全保偏掺铒光纤光频梳频率探测及精密控制技术研究 |
| 3.1 重复频率及载波包络偏移频率的产生和探测 |
| 3.1.1 重复频率的产生及探测 |
| 3.1.2 基于非线性波长变换技术的自参考载波包络偏移频率的探测 |
| 3.1.3 全光纤结构的集成f-2f干涉仪设计及实现 |
| 3.2 光频梳频率反馈机制与不动点模型 |
| 3.3 频率控制促动器 |
| 3.4 锁相环原理及技术简介 |
| 3.5 光频梳频率静态调节及动态响应特性实验研究 |
| 3.5.1 重复频率与载波包络偏移频率的静态调节特性 |
| 3.5.2 光频梳频率动态响应特性 |
| 3.6 光频梳频率锁定技术实验研究 |
| 3.6.1 重复频率锁定的实验研究 |
| 3.6.2 载波包络偏移频率锁定的实验研究 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 全保偏双色可见光频梳产生的实验研究 |
| 4.1 光频梳波长变换技术研究概述 |
| 4.2 543nm和633nm可见光光梳光谱产生实验研究 |
| 4.2.1 三支路全保偏光纤基础的可见光梳系统结构 |
| 4.2.2 超连续谱的产生过程及结果 |
| 4.2.3 非线性频率转换原理 |
| 4.2.4 543nm和633nm激光的产生 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 全保偏掺铒光纤稳频光频梳小型化及环境适应性研究 |
| 5.1 小型化、高集成、全保偏掺铒光纤稳频光频梳的设计与实现 |
| 5.2 冲击振动适应性研究 |
| 5.2.1 冲击振动实验及结果 |
| 5.2.2 冲击振动结果分析 |
| 5.3 环境温度变化适应性研究 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 缩略词 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）基于光子技术的宽带射频信号产生研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光子学技术产生射频的研究现状及其挑战 |
| 1.3 本论文的主要内容以及章节安排 |
| 第二章 射频信号的表征及其光子学产生技术 |
| 2.1 信号的表征 |
| 2.2 基于光学振荡器的射频信号产生技术 |
| 2.2.1 基于不同激光器外差拍频的射频信号产生技术 |
| 2.2.2 基于飞秒激光器的射频信号产生技术 |
| 2.2.3 基于光学微腔射频信号产生技术 |
| 2.3 基于射频调制产生技术 |
| 2.3.1 直接外调制 |
| 2.3.2 主动锁模激光器 |
| 2.3.3 Talbot激光器 |
| 2.4 基于光学辅助的射频振荡器技术 |
| 2.4.1 光电微波振荡器(OEO) |
| 2.4.2 耦合光电振荡器 |
| 2.5 基于光学布里渊散射射频信号产生技术 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于飞秒激光器的低相噪宽带可调射频信号源 |
| 3.1 飞秒激光器光生微波简介 |
| 3.2 AM-PM耦合噪声及其抑制技术 |
| 3.2.1 PD探测过程中的AM-PM耦合噪声 |
| 3.2.2 AM-PM噪声抑制技术 |
| 3.3 基于频率变换对的光生微波技术 |
| 3.3.1 基于频率变换对等效滤波器的基本原理 |
| 3.3.2 基于频率变换对的任意阶光生微波产生 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 啁啾振荡光电振荡器 |
| 4.1 光电振荡器简介 |
| 4.1.1 延时线振荡器 |
| 4.1.2 基本的光电振荡器 |
| 4.2 啁啾振荡OEO的基本理论与仿真 |
| 4.2.1 锁模的基本理论及技术手段 |
| 4.2.2 啁啾振荡理论 |
| 4.2.3 啁啾振荡OEO仿真 |
| 4.3 啁啾振荡OEO的实现方法以实验 |
| 4.3.1 基于快速等效滤波器实现的啁啾振荡OEO |
| 4.3.2 基于快速可调MPF实现的啁啾振荡OEO |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光电参量振荡器 |
| 5.1 光电参量振荡器理论 |
| 5.2 光电参量振荡器实验验证以及讨论 |
| 5.3 基于OEPO射频稳相传输 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本论文的内容总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 未来的工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者攻读博士学位期间的科研成果 |
（8）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 |
（9）高重复率啁啾脉冲放大系统及飞秒光参量放大系统的研究（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 飞秒脉冲激光概述 |
| 1.2 啁啾脉冲放大系统概述 |
| 1.3 飞秒光参量放大系统概述 |
| 1.4 本论文的主要工作和创新 |
| 第二章 啁啾脉冲放大系统的理论研究 |
| 2.1 振荡器 |
| 2.1.1 克尔透镜锁模钛宝石激光器的结构及像散补偿 |
| 2.1.2 克尔透镜锁模原理 |
| 2.1.3 自相位调制和色散补偿 |
| 2.1.4 KLM钛宝石激光器的空间啁啾和角色散 |
| 2.2 展宽器 |
| 2.2.1 展宽器的原理 |
| 2.2.2 展宽器的色散 |
| 2.3 放大器 |
| 2.3.1 放大器的原理 |
| 2.3.2 放大的自发辐射的抑制 |
| 2.4 压缩器 |
| 2.4.1 压缩器的原理 |
| 2.4.2 CPA系统的色散补偿 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大系统的实验研究 |
| 3.1 振荡器的实验设计和实验结果 |
| 3.2 隔离器和展宽器的实验设计 |
| 3.3 放大器的实验设计和实验结果 |
| 3.4 压缩器的实验设计和实验结果 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 飞秒光参量放大系统的理论研究 |
| 4.1 相位匹配的原理和类型 |
| 4.2 BBO晶体Ⅰ类相位匹配飞秒OPA的宽带运转条件 |
| 4.3 空间走离效应 |
| 4.4 时间走离效应 |
| 4.5 脉冲波面倾斜与群速失配补偿 |
| 4.5.1 脉冲波面倾斜与群速度的关系 |
| 4.5.2 利用非共线相位匹配和脉冲波面倾斜相结合的方法来实现群速度的完全匹配 |
| 4.5.3 利用棱镜来实现脉冲波面倾斜 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 飞秒光参量放大系统的实验研究 |
| 5.1 BBO晶体的倍频 |
| 5.2 超连续白光的产生 |
| 5.3 参量超荧光的产生和强度角分布 |
| 5.3.1 参量超荧光的产生 |
| 5.3.2 参量超荧光的强度角分布 |
| 5.4 飞秒OPA系统的实验设计和实验结果 |
| 5.4.1 飞秒OPA系统的实验光路及放大的信号光 |
| 5.4.2 飞秒OPA中闲频光二次谐波的产生 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 论文总结与工作展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 附录 |
| 致谢 |
（10）飞秒光参量振荡器及声光可编程色散滤波器的研究（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 飞秒激光及应用概述 |
| 1.2 飞秒OPO概述 |
| 1.3 声光可编程色散滤波器(AOPDF)概述 |
| 1.4 论文主要工作及创新 |
| 第二章 飞秒OPO的泵浦源－高平均功率KLM钛宝石激光器 |
| 2.1 高平均功率KLM激光器概述 |
| 2.2 克尔透镜锁模原理 |
| 2.3 钛宝石飞秒振荡级的结构及输出脉冲参数 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 飞秒OPO的理论和理论设计 |
| 3.1 光参量振荡器的原理和组成 |
| 3.2 非线性光学晶体KTP |
| 3.3 相位匹配 |
| 3.3.1 相位匹配原理 |
| 3.3.2 相位匹配的实现 |
| 3.3.3 单色平面波在双轴晶体中的传播 |
| 3.3.4 相位匹配角的计算 |
| 3.4 OPO腔的结构、稳定性分析及其象散研究 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 飞秒OPO的实验研究 |
| 4.1 共线飞秒OPO实验装置及实验分析 |
| 4.2 基于SESAM的Nd:YAG被动锁模调节飞秒OPO的腔长匹配 |
| 4.3 钛宝石激光器泵浦的Nd:YAG激光器及纵模拍频法调整腔长 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 声光可编程色散滤波器的理论研究 |
| 5.1 AOPDF工作原理 |
| 5.2 AOPDF补偿色散的数值模拟 |
| 5.2.1 用AOPDF单独补偿色散 |
| 5.2.2 AOPDF与其它色散元件的组合应用 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 脉冲整形及其优化算法 |
| 6.1 脉冲整形的基本原理 |
| 6.2 频域位相对脉冲形状的影响 |
| 6.3 纯位相调制和纯振幅调制 |
| 6.4 确定滤波函数的优化算法 |
| 6.4.1 模拟退火算法 |
| 6.4.2 反复傅立叶变换法 |
| 6.5 小结 |
| 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
四、飞秒光参量振荡器及声光可编程色散滤波器的研究（论文参考文献）
- [1]超快激光脉冲压缩、波长扩展及对比度提升的研究[D]. 宋贾俊. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021
- [2]非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究[D]. 王羡之. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021
- [3]基于飞秒激光时域拉伸的超快光谱学技术[D]. 章振. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用[D]. 邓泽江. 华东师范大学, 2021(08)
- [5]单光子探测自由空间分布式光谱遥感技术[D]. 余赛芬. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]小型化飞秒光纤光频梳及波长变换关键技术研究[D]. 蔡亚君. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2020(06)
- [7]基于光子技术的宽带射频信号产生研究[D]. 岑启壮. 北京邮电大学, 2019(08)
- [8]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)
- [9]高重复率啁啾脉冲放大系统及飞秒光参量放大系统的研究[D]. 马晶. 天津大学, 2005(07)
- [10]飞秒光参量振荡器及声光可编程色散滤波器的研究[D]. 赵华军. 天津大学, 2004(01)