西南交通大学 物理科学与技术学院， 成都 610031
以线性传输模型为对比研究了不同初始能量的环形光束在空气中的非线性传输。结果显示，在传输初始阶段，非线性克尔效应减弱了线性空间啁啾导致的聚焦作用。线性聚焦使能量向光轴方向流动导致强光强核心，在光轴附近生成类高斯脉冲结构，增强了非线性自聚焦效应，导致光强急剧增加形成光丝。环形光束的初始能量的大小能够影响自聚焦焦距、光丝长度和光强通量。自聚焦焦距随着初始脉冲能量的增加而减小，但自聚焦焦距与初始功率的开方不成反比（这点与高斯光束不同）。光丝长度随着初始脉冲能量的增加而增加。轴上光强通量随初始脉冲能量的增加而增加。
飞秒激光 光丝 环形脉冲 非线性传输 femtosecond laser pulse filamentation annular Gaussian beam nonlinear propagation 强激光与粒子束
2016, 28(8): 28081001
成都信息工程大学 光电技术学院, 成都 610225
采用分步傅里叶算法, 在基元脉冲数分别为9、17和25及相邻基元脉冲时间间隔分别为1、2及3的情况下, 对短间隔脉冲串在光纤负色散区的非线性传输特性进行数值研究.研究结果表明, 尽管脉冲数、脉冲位置、脉冲强度和相邻两脉冲间的时间间隔随距离变化, 且在传输过程中弱脉冲基座会扩展到很宽的时间范围, 但是整个主脉冲波包始终保持局域即其时间间隔几乎不变, 展宽速度不明显.同时, 主脉冲波包永不重复前面的轮廓, 即波包演化出现混沌行为.短间隔脉冲串的非线性演化可以形成混沌孤子波包, 基元脉冲间的时间间隔及脉冲串的脉冲数都会影响混沌孤子波包的子脉冲数和它的持续时间.
混沌孤子波包 短间距脉冲串 非线性传输特性 混沌 孤子 Chaotic soliton wavepackets Short-interval pulse trains Nonlinear propagation characteristics Chaotic Soliton
1 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统（教育部/广东省）重点实验室, 广东 深圳 518060
2 长沙学院电子与通信工程系, 湖南 长沙 410003
3 湖南第一师范学院信息技术系, 湖南 长沙 410205
4 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
实验研究了圆孔衍射调制下的强激光在克尔非线性介质中的传输特性。观测了小尺度自聚焦效应引起的多细丝形成、单根细丝演化以及细丝之间相互作用过程。结果表明： 在非线性传输过程中，衍射调制光束在空间特定位置出现调制增长，导致光束分裂形成多路细丝；单根细丝的强度并非无限增长，而是达到一定值后通过锥形发射释放多余能量，同时与背景光相互作用形成新细丝；相距较近的细丝之间通过干涉相互作用，使其在附近区域形成新的细丝。
非线性光学 自聚焦 非线性传输 小尺度自聚焦 衍射 中国激光
2014, 41(12): 1202008
湖南大学 信息科学与工程学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082
基于子脉冲交叉相位调制的非线性相互作用, 利用耦合非线性传输模型, 对堆积脉冲的非线性传输和峰均比进行了研究.研究发现, 当堆积脉冲的子脉冲间存在重叠时, 在传输过程中时间相干会导致子脉冲间发生相互作用从而改变其脉冲质量.在不同的子脉冲延迟情况下, 堆积脉冲的强度和峰均比随传输距离的变化而改变, 且变化幅度均随子脉冲延迟的增大而减小.对于高斯型堆积脉冲, 当归一化子脉冲延迟大约为3时其在非线性传输过程中保持脉冲形状基本不变；而对于超高斯型的堆积脉冲, 归一化子脉冲延迟则约为2.2.
非线性传输 堆积脉冲 啁啾脉冲 峰均比 脉冲相互作用 交叉相位调制 惯性约束聚变 Nonlinear propagation Stacked pulses Chirped pulses Peak-to-average power ratio Pulses interaction Cross-phase modulation Inertial confinement fusion
1 湖南大学 信息科学与工程学院，微纳光电器件及应用教育部重点实验室，长沙 410082
2 长沙学院 电子与通信工程系，长沙 410003
研究了有限能量Airy光束在克尔介质中的非线性传输过程及整体自聚焦(特别是小尺度自聚焦)特性.研究发现相对于整体自聚焦，有限能量Airy光束主峰的小尺度自聚焦更容易发生，而且其噪音调制的增长速度随着截断系数的增加而变慢.通过对比研究不同截断系数小尺度自聚焦的增益谱，发现截断系数也极大地影响有限能量Airy光束的增益谱，截断系数越小Airy光束受噪音影响分裂的可能性就越大；对于较大的截断系数，有限能量Airy光束增益谱和由它主瓣拟合的高斯光束的增益谱越来越接近.研究结果对于有限能量Airy光束的潜在应用有一定的指导作用.
非线性光学 非线性薛定谔方程 自聚焦 无衍射光束 Airy光束 非线性传输 小尺度自聚焦 增益谱 Nonliner optics Nonlinear Schrdinger equation Self-focusing Non-diffracting beam Airy beam Nonlinear propagation Small-scale self-focusing Gain spectrum
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
研究强激光长程空气传输受激转动拉曼散射(SRRS)效应，寻求抑制措施是高功率固体激光驱动器建造中需要解决的关键问题之一。采用数值模拟的方法研究了发散光长程空气传输SRRS效应的演化规律，通过几何近似理论推导了该效应有效建立时的强度距离乘积阈值和抑制判据。结果表明：发散光长程空气传输SRRS效应的建立速度小于平行光，二者阈值有理论关系；能够有效抑制SRRS效应的发散角设计判据由光束口径、激光强度及安全传输距离决定。
强激光 非线性传输 SRRS效应 发散光 抑制判据 high power laser nonlinear propagation stimulated rotational Raman scattering effect diverging beam suppression criterion
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
在惯性约束聚变(ICF)精确打靶中，对激光束变换、整形和控制要求苛刻，通过数字在线操控技术能够在线实现激光系统的自动校准。对数字在线操控的关键技术如非线性宽带传输、宽带放大和频率转换等模型及其算法进行详细分析。同时还对激光系统中不可或缺的辅助性技术开展了研究，具体包括基于傍轴光线追迹方程(PRTE)的光线追迹、光场的矢量衍射传输、基于迭代算法的相位恢复、光栅分析以及微纳米器件的时域有限差分(FDTD)分析等。在建模及算法分析过程中，给出了相应的模拟计算结果，并用来验证理论的正确性和算法的稳定性。
激光技术 非线性传输 宽带放大 频率转换 光线追迹 相位恢复 时域有限差分 激光与光电子学进展
2012, 49(4): 041402
衡阳师范学院 物理与电子信息科学系, 湖南 衡阳 421008
为避免啁啾脉冲堆积宽带激光的空间调制对光学元件的损坏, 数值研究了其非线性传输过程中时域调制对光束空间调制产生与增长的影响。结果表明：光束未叠加空间调制时, 若B积分在实际工作范围内, 堆积子脉冲间干涉引入时间调制外, 叠加与未叠加时间调制, 正反常色散情况下光束空间上均不会产生调制, 因而也没有调制增长, 然而, 当B积分进一步增加时, 光束空间将产生调制, 并能快速增长；当光束引入空间调制后, 在反常色散情况下, 与时间未额外叠加调制相比, 时间额外叠加调制时空间调制增长速度明显加快, 而在正常色散时, 额外添加时间调制与不添加调制, 空间调制增长的差别很小。
非线性传输 啁啾脉冲 宽带激光 时空调制 nonlinear propagation chirped pulses broad-band lasers temporal-spatial modulation
湖南大学 信息科学与工程学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室，长沙410082
为了控制激光束的传输,使激光光束能根据实际情况在特定的位置聚焦,并且保证在传输过程中光束质量不退化,根据透镜聚焦和非线性介质的自聚焦理论,研究了高功率会聚激光光束在两者共同作用下焦点位置的变化.分析了各种因素对高功率激光光束的焦点位置的影响,并通过数值求解光束在非线性Kerr介质中所遵循的非线性薛定谔方程,得到焦点的位置变化和光束初始束宽,输入功率以及透镜焦距的关系,从而找到了控制焦点位置的方法.基于非线性薛定谔方程,对理论分析进行了相应的模拟验证,结果相互吻合.
高功率激光 非线性传输 自聚焦 光束束宽 聚焦长度 High-power laser Nonlinear propagation Self-focusing Beam waist Focusing length
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 高温高密度等离子体物理国防科技重点实验室, 四川 绵阳 621900
研究了啁啾堆积脉冲的时间精细结构与子脉冲带宽、相位、啁啾量等因素的关系。结果表明:随着子脉冲带宽的微小变化，啁啾堆积脉冲的峰值功率为相同输出能力窄带脉冲功率的1.5~3.0倍；当子脉冲间存在着随机相位扰动时，啁啾堆积的峰值功率约为相同输出能力窄带脉冲功率的3倍。建立了啁啾堆积脉冲的时空非线性传输放大模型，模拟得到堆积脉冲传输过程中的非线性增长因子，并与相同能量的窄带脉冲进行了比较，揭示了啁啾堆积脉冲在高功率激光装置中的传输放大过程中出现的一些新现象以及可能导致的后果。
非线性传输 啁啾脉冲 B-T理论 小尺度自聚焦 nonlinear propagation chirped pulse B-T theory small scale self-focusing
