1 西南交通大学物理科学与技术学院，成都 四川 610031
2 西南交通大学信息科学与技术学院，成都 四川 610031
常规数值求解方法在表征光纤中超短脉冲的非线性传输过程时存在计算量大、效率低等局限。随着人工智能的快速发展，深度学习技术展现出了强大的计算能力、广泛的适用范围、良好的硬件移植性，在光纤中超短脉冲非线性传输过程表征和控制研究中具有巨大潜力。本文概述了深度学习技术及其在预测光纤中超短脉冲传输、超短脉冲重构及参数估计方面的研究进展，同时展望了深度学习与光纤中超短脉冲非线性传输这一新兴交叉技术的发展方向和挑战。
光纤光学 超短激光脉冲传输 非线性薛定谔方程 光纤非线性效应 深度学习 中国激光
2023, 50(11): 1101011
Author Affiliations
Abstract
1 Institut für Kernphysik, Department of Physics, Technische Universität Darmstadt, 64289Darmstadt, Germany
2 Integrierte Mikro-Nano-Systeme, Department of Electrical Engineering and Information Technology, Technische Universität Darmstadt, 64283Darmstadt, Germany
Targets with microstructured front surfaces have shown great potential in improving high-intensity laser–matter interaction. We present cone-shaped microstructures made out of silicon and titanium created by ultrashort laser pulse processing with different characteristics. In addition, we illustrate a process chain based on moulding to recreate the laser-processed samples out of polydimethylsiloxane, polystyrol and copper. With all described methods, samples of large sizes can be manufactured, therefore allowing time-efficient, cost-reduced and reliable ways to fabricate large quantities of identical targets.
microstructured targets moulding particle acceleration ultrashort laser pulse processing X-ray generation High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e24
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
采用强场近似方法,对处于两个具有时间延迟的圆偏振激光场中氢原子的涡旋状光电子动量分布进行了数值模拟。在两个延时激光脉冲的作用下,电子吸收光子后克服电离阈值,从基态经由两个不同的通道跃迁到连续态,产生的电子波包之间会发生干涉。模拟结果表明,所产生的光电子动量涡旋的旋向与两脉冲的偏振方向有关,涡旋臂的数目与激光载波频率有关。动态Stark效应是一种典型的强场现象。若在电离发生的同时考虑动态Stark效应,将会观察到动量涡旋的扭曲。对顺时针的动量涡旋及其扭曲进行分析,发现扭曲现象是由动态Stark效应引入的附加相位的时间非线性特性引起的。
原子与分子物理学 原子光电离 强场近似 氢原子 超短脉冲 数值模拟
Author Affiliations
Abstract
1 Shenzhen Key Laboratory of Micro-Nano Photonic Information Technology, College of Electronic Science and Technology, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronics Science and Technology, Engineering Technology Research Center for 2D Material Information Function Devices and Systems of Guangdong Province, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
This paper presents a complete two-step phase-shifting (TSPS) spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction (SPIDER) to improve the reconstruction of ultrafast optical fields. Here, complete TSPS acts as a balanced detection that can not only remove the effect of the dc term of the interferogram, but also reduce measurement noises, and thereby improve the capability of SPIDER to measure the pulses with narrow spectra or complex spectral structures. Some prisms are chosen to replace some environment-sensitive optical components, especially reflective optics to improve operating stability and improve signal-to-noise ratio further. Our experiments show that the available shear can be decreased to 1.5% of the spectral width, which is only about $1/3$ compared with traditional SPIDER.
electric-field reconstruction shearing interferometry spectral phase ultrashort laser pulse High Power Laser Science and Engineering
2019, 7(1): 01000e13
1 西北大学 光子学与光子技术研究所，陕西 西安 710069
2 陕西省光电技术与功能材料省部共建国家重点实验室培育基地 国家级光电技术和功能材料及应用国际科技合作基地，陕西 西安 710069
3 西北大学 物理学系，陕西 西安 710069
介绍了利用沉积在增透镜上的石墨烯薄膜作为可饱和吸收体、808 nm激光二极管端面泵浦Nd∶YVO4晶体的1 064 nm连续锁模激光输出特性。采用W型折叠谐振腔结构，在808 nm泵浦功率为80 W时，有稳定的连续锁模脉冲输出，平均输出功率达到185 mW；当抽运功率增加到160 W时，获得了中心波长1 0634 nm、脉冲宽度为518 fs、重复频率为667 MHz、最大平均输出功率为323 mW的百飞秒量级超短脉冲激光输出。实验结果表明：石墨烯具有优良的可饱和吸收性，在1 064 nm波段能够实现高功率、百飞秒量级连续锁模脉冲激光输出。
连续锁模 超短脉冲 石墨烯可饱和吸收体 全固态激光器 CW mode-locked ultrashort laser pulse graphene saturable absorber all-solid-state laser
基于包含五次复系数的高阶Ginzburg-Landau方程为模型，采用分步傅里叶方法数值研究了啁啾类超短脉冲间的相互作用。结果表明：相邻孤子之间的相互作用对五阶非线性效应非常敏感，即使参数改变很小的值，也会改变其传输特性。适当地选择五阶非线性参数值，能够很好地抑制孤子间的相互作用，提高光纤传输的比特率。当相邻孤子的初始间距为6.8，五阶非线性参数值取-0.001时，可以实现2个孤子长距离的保型传输。最后讨论了五阶非线性作用下多孤子之间的相互作用及抑制。
超短脉冲 五阶非线性 相邻相互作用 数值模拟 ultrashort laser pulse quintic nonlinearity adjacent interaction numerical simulation
Author Affiliations
Abstract
National Laboratory on High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, CAS, Shanghai 201800, PR China
By means of Collins diffraction integral, the propagation expression of an ultrashort laser pulse passing through a spatial filter is derived. The effects of the magnification of spatial filter on pulse broadening and distortion of pulse-front for the ultrashort optical pulse are analytically deduced and numerically simulated. It is found that pulse broadening and propagation time difference of a laser pulse getting through spatial filter is proportional to the magnification. As a conclusion, in an ultrashort pulse laser system with a large aperture, the effect of pulse broadening and distortion of pulse-front should be considered.
Ultrashort laser pulse Ultrashort laser pulse Spatial filter Spatial filter Magnification Magnification Pulse broadening Pulse broadening Pulse distortion Pulse distortion Collection Of theses on high power laser and plasma physics
2011, 9(1): 2230
1 嘉兴学院 数理与信息工程学院, 浙江 嘉兴 314001
2 中国计量学院 信息工程学院, 杭州 310034
提出了新型测量超短激光脉冲混合啁啾权重的方法, 这种方法是基于干涉自相关信号不对称性随混合啁啾权重及其啁啾量值不同而不同。通过对干涉自相关信号的不对称现象分析, 获得判断混合啁啾权重的方法, 并得到干涉自相关包络比值信号的中央半宽、包络差值信号的峰值与线性啁啾权重及其啁啾量值之间的对应关系。采用干涉自相关二次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的脉冲进行测量, 利用该方法判断出被测超短激光脉冲含有线性及平方啁啾, 其线性啁啾参数为0.20 而平方啁啾参数为0.80, 从而实现了对超短激光脉冲混合啁啾权重及其啁啾量值测量。
超快光学 超短激光脉冲测量 干涉自相关包络 混合啁啾权重 啁啾测量 ultrafast optics ultrashort laser pulse measurements interferometric autocorrelation (IAC) envelope weight of hybrid chirp chirp measurements
1 嘉兴学院 机电工程学院, 嘉兴 314001
2 中国计量学院 信息工程学院, 杭州 310034
为了测量超短激光脉冲啁啾值, 提出了一种用2次干涉自相关包络宽度测量啁啾值的简单方法。利用2次干涉自相关包络宽度对啁啾有很高的灵敏度、含有不同啁啾量的超短激光脉冲有不同的包络宽度的特性, 通过对高斯型强度分布的线性、平方及立方啁啾的干涉自相关包络函数进行了理论分析, 得到包络宽度与啁啾量值之间的对应关系。采用干涉自相关2次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的含有啁啾的脉冲进行测量,其干涉自相关包络宽度为1.15, 被测超短激光脉冲啁啾为1.0。结果表明, 根据含有啁啾的干涉自相关曲线两翼的特征, 可判断啁啾阶数,再根据包络宽度与啁啾值的对应关系, 可估定啁啾量值; 用干涉自相关包络宽度能容易地测量超短激光脉冲的啁啾量值。
超快光学 超短激光脉冲测量 啁啾 干涉自相关包络 包络宽度 ultrafast optics ultrashort laser pulse measurements chirp interferometric autocorrelation envelope envelope width
1 嘉兴学院机电工程学院, 浙江 嘉兴 314001
2 中国计量学院信息工程学院, 浙江 杭州 310034
提出了新型的确定超短激光脉冲啁啾方向的方法, 采用对二次干涉自相关(IAC)中的基频信号求一阶导数,得到干涉自相关导数谱图(D-IAC),利用该导数谱图对啁啾方向有很高灵敏度的特性,通过对高斯型强度分布的线性啁啾、平方啁啾及立方啁啾脉冲进行数值计算与模拟, 得到导数谱图的峰与谷分别对应啁啾的负与正。找到了判定啁啾正负的方向因子, 即正弦函数因子, 并通过实验证实用干涉自相关导数谱图可明确超短激光脉冲啁啾方向, 且干涉自相关导数谱图能用于超短激光脉冲啁啾方向的检测。
超快光学 超短激光脉冲测量 啁啾方向 干涉自相关导数谱图 干涉自相关
