飞秒激光脉冲整形研究
超短脉冲自出现以来，发展十分迅速，飞秒脉冲具有脉冲持续时间短、光谱范围宽、峰值功率高、聚焦范围小等优点，可以实现超高空间分辨率以及时间分辨率，引发了基础科学和技术科学广泛而深刻的变革，已被广泛应用于物理、化学、光谱学、生物医学、微加工、三维存储等领域。 飞秒脉冲在光学系统中传输时，光学器件的色散、像差、面型误差、装调误差等，将对脉冲产生严重影响，导致脉冲展宽甚至形变以及光束质量下降等现象，致使整个光学系统的性能不佳。因此，我们需要通过脉冲整形技术改善脉冲质量。 到目前为止，有关超短脉冲的研究范围十分广泛，研究方法多种多样，但大多仅局限于理想透镜或简单光学系统，缺乏飞秒脉冲在实际复杂光学系统中传输问题的研究。本文中，基于超短脉冲的传输特性，采用波动光学与几何光线追迹相结合的方法，对飞秒脉冲在光学系统中的传输进行了仿真模拟，尤其是复杂光学系统中，该方法充分考虑了球差、色差等光学像差对飞秒脉冲的影响，并可对脉冲的展宽与形变现象进行分析。 通常，光学系统中的材料具有正色散特性，使得超短脉冲在传输过程中，不同频谱成分的传播速度不同，红光比蓝光传输速度快，红光成分与蓝光成分将逐渐分开，造成脉冲宽度增大以及脉冲峰值功率降低。而棱镜、光栅是负色散器件，蓝光传输速度比红光快，可以对脉冲光束进行压缩，用于进行普通光学材料的色散校正，从而使脉冲的所有频率分量同时到达，脉冲宽度和峰值功率保持不变。 利用该方法首先对飞秒脉冲在平行平板的传输做了仿真模拟，随后模拟了超短脉冲在三片式镜头中的展宽，并采用棱镜对系统对其色散进行补偿。最后仿真模拟超短脉冲在计算摄像物镜中的传输，由于物镜的复杂性，导致出射脉冲存在严重展宽与形变，为此，采用棱栅结构——光栅与棱镜的组合，进行校正，补偿复杂物镜的色散。当校正系统选择合适参数时，对实际复杂光学镜头的校正效果较好，可保持超短脉冲的特性，满足实际需求。
飞秒激光;脉冲整形;色散校正;棱栅结构
浙江大学
硕士
测试计量技术及仪器
郑臻荣
2017
中文
TN241
72
2018-07-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）