针对高能量高峰值功率激光系统建立了相应的理论分析模型和计算程序,并针对放大系统的稳定性进行了分析,同时还对放大链路中的B积分、频谱漂移、泵浦光和信号光之间的时间同步抖动进行了模拟分析.分析结果表明:采用两级放大结构,有利于提高系统的稳定性;同时需要严格控制全系统B积分累积,建议全系统B积分的累积值小于2,超过2的B积分累积意味着更多的注入能量,如果泵浦光和信号光之间的同步时间抖动控制在±0.2 ns之内,输出稳定性可控制在rms2%之内.

建立了包含高阶群速色散的OPCPA 数值模拟程序,并以准相位匹配的周期极化的LiNbO3(PPLN)参量放大器为例,在信号光是中心波长1 053 nm,脉宽100 fs的飞秒脉冲经展宽器展宽800 ps的啁啾脉冲,输入能量约0.6 nJ,泵浦光波长527 nm,脉宽3 ns,初始输入泵浦光强300 MW/cm2,PPLN晶体的非共线角1.49°,极化周期9.7 μm的条件下, 对OPCPA过程前级的高阶群速色散引起的走离效应对泵浦光、信号光频谱和脉冲形状的影响等具体特性进行了数值模拟.结果表明:在合适的晶体长度下,高阶群速色散对参量转换效率的影响不大,但它对输出信号光的时间波形和频谱有较大影响,会引起脉冲时间形状畸变和频谱漂移.

基于非共线光参量放大,以波长800 nm飞秒激光的倍频光为抽运光,以激光二极管640 nm连续波激光为信号光,产生了与800 nm飞秒激光精确同步的无直流本底的1064 nm脉冲光。实验结果显示该1064 nm的光脉冲在脉冲能量和空间光束质量上均可作为1064 nm波长脉冲放大器的种子光。仅通过一级简单紧凑的非共线参量放大就可实现光周期量级的光参量啁啾脉冲放大系统的抽运激光和种子光的精确同步。

为了在高能拍瓦激光系统中设计和应用光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术,建立了仿真模拟程序,并以周期极化LiNbO3光参量放大器为例,分析了在准相位匹配条件下,前级光参量啁啾脉冲放大特性的影响参数,包括:非共线角、晶体长度、增益带宽、高阶非线性效应等。为设计与应用光参量啁啾脉冲放大技术提供了理论和数据上的参考。

在考虑自相位调制和高阶群速色散的情况下,分析了超短脉冲在准周期Fibonacci超晶格中传输时,入射光强对脉冲传输特性的影响.结果表明:入射光强度对脉冲传输特性影响很大,不但使频谱展宽,而且限制超晶格的有效长度,是超短脉冲进行频率转换的主要考虑因素之一.

根据准周期Fibonacci超晶格的结构特点和超短脉冲的传输特性,分析了超短脉冲在Fibonacci超晶格中传输时,一阶、二阶群速色激对脉冲基本特性的影响,以便为超短脉冲的频率转换寻找更加有效的途径。

从准周期Fibonacci超晶格的结构特点和超短脉冲的传输特性出发,分析了超短脉冲在Fibonacci超晶格中传输时,自相位调制对脉冲频谱的调制,同时考虑了由SPM造成的频率啁啾对脉冲特性的影响,发现SPM对脉冲特性影响很大,它不但使脉冲频谱展宽,而且限制超晶格的总体长度及基本单元的结构。

实验研究了目前使用的N2122和N3122掺钕磷酸盐玻璃中不同的OH基浓度对玻璃荧光寿命的影响,同时从实验和理论上研究了荧光寿命和损耗对激光增益特性的影响,结果表明:增加玻璃的荧光寿命是提高增益性能的一个重要方法,当玻璃的荧光寿命增加10%时小信号增益系数提高5%左右。提高钕玻璃的荧光寿命,可适当降低对损耗的要求,也能够保持它的增益性能不变。

建立了氙灯辐射光谱、求解感容(LC)供电网络电路和研究泵浦动力学过程中粒子数反转的模拟计算程序,并根据国内外的实验和计算结果进行了校核。氙灯单位侧面积上的输入功率比电流密度能更好地描述氙灯的工作特性。计算结果还表明:当单位侧面积上的输入功率增加时氙灯的光谱效率下降。在似稳态条件下当输入功率不变时,不同直径的氙灯在泵浦区域内的辐射光谱和光谱效率几乎不变;电流密度不变时,氙灯的光谱效率和电-光转换效率随直径的增大而减小;泵浦宽度相同时,梯形泵浦的峰值电流比单级感容网络小,具有较高的光效;泵浦形状相同时,适当减小泵浦的宽度可提高泵浦效率,脉冲宽度减小10%,泵浦效率提高5%,与实验结果是一致的。

在忽略空间衍射效应的情况下,研究了内含狭缝光栏的光栅对展宽器式脉冲整形器的输出光束的时间特性；通过与光束的空间传输特性类比解析了光栏宽度变化引起的脉宽变化以及脉冲轮廓出现时间衍射调制现象；讨论了空间衍射效应可忽略的条件；提出用光栏软边可消除这种调制。