通過溫度效應探索研究超短脈沖強激光損傷機理

時域上, 超短脈沖激光產(chǎn)生是開展時-頻域精密控制的前提和基礎(chǔ). 至今,小于 5 fs 的鎖模鈦寶石激光器已有報道,經(jīng)過腔內(nèi)色散啁啾補償,脈沖寬度達到光周期量級. 這樣的超短脈沖,可以廣泛應用于研究高功率脈沖情況下的各種非線性現(xiàn)象.然而, 由于受本身結(jié)構(gòu)和成本的制約,超短脈沖固體激光器大多用于科學研究. 自 1960 年 實現(xiàn)將鉺,釹,銩等稀土離子摻進玻璃中后,光纖激光器的研制就成為了可能.不久 以后,釹離子成功的被摻雜到了光纖波導的芯徑中.由于釹離子作為激光增益介質(zhì)具 有很高的效率,所以,早期的光纖激光器都是以釹離子為基礎(chǔ),工作波長為 1064 nm. 直到 1980 年,鉺離子摻雜技術(shù)的成熟,基于摻鉺離子的光纖激光器越來越受到人們的 關(guān)注.最主要的原因就是摻鉺光纖激光的工作波長在 1550 nm 附近,正好對應于單模 光纖的最小損耗波段,非常適用于光纖通信系統(tǒng).之后,其它波段的摻稀土離子,例 如摻鈥,摻銩,摻鐿,摻鐠的光纖同樣研制成功,將光纖激光器的輸出波長擴展到其 它波段.近幾年來,得益于半導體泵浦激光器和光纖高摻雜技術(shù)的發(fā)展,基于摻稀土 離子的超短脈沖光纖激光器越來越受到人們的重視.光纖激光器由于其在結(jié)構(gòu),成本 上的優(yōu)勢,已經(jīng)在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用.目前為止,報道的最窄 的光纖激光器的脈沖寬度為 28 fs. 相對于傳統(tǒng)的固體激光器,光纖激光器具有不可比擬的優(yōu)勢.光纖激光器摻雜技 術(shù)簡單,激光傳輸損耗低,與泵浦光耦合效率高.光纖激光器采用光纖作為傳輸介質(zhì), 可以與其它光纖器件兼容,減少了激光器所占的空間.而且光器件之間采取直接熔接 的方式,相對于固體激光器而言無需復雜的光路調(diào)整系統(tǒng).由于光通信器件的成熟, 激光器成本也可以大大降低.一般單模光纖的芯徑為 8 μm, 所以光在芯徑內(nèi)傳播時的 功率密度通常很高,非線性作用很強,非常適合用于產(chǎn)生鎖模振蕩器.

對于超高分辨率雷達、擴頻通信技術(shù)以及其它許多需要寬帶輻射的應用來說,超短脈沖發(fā)生器是十分重要的,從某種程度上來講,超短脈沖的形成技術(shù)已成為許多寬帶應用中的核心技術(shù)。目前,有許多有關(guān)該技術(shù)的研究集中在激光二極管驅(qū)動的GaAs光開關(guān)上,但是這些器件還不能在小于200 ps的情況下正常工作,同時,激光二極管還存在重復率和可靠性方面的問題。另外一些產(chǎn)生高速瞬變電壓的方法還有GaAs可控硅等,但是GaAs可控硅作為一種成熟的產(chǎn)品還需一段時間。

超短脈沖形成有以下特點：首先,它能產(chǎn)生100 kW的脈沖,脈沖寬度小于1 ns,它可以使用1 W的直流電源供電。其次,本方案采用成熟的同時市場上又容易買到的器件。

超短脈沖發(fā)生器,將利用二極管的渡越時間雪崩擊穿原理,使輸入窄脈沖變成超短脈沖信號。雪崩二極管從一開始就受到人們極大的重視,用雪崩二極管可以制作微波振蕩器和放大器,這在理論上和實踐上都已取得了很大的進展。在此,將利用雪崩二極管制成超短脈沖發(fā)生器

超短脈沖激光器最直接的應用就是作為超快光源，形成多種時間分辨光譜技術(shù)和泵浦/探測技術(shù)，作為飛秒固體激光放大器的種子光源，可用于光纖型光參量振蕩器與放大器系統(tǒng)，并可使用周期性極化鈮酸鋰(ppln)進行高效倍頻或頻率轉(zhuǎn)換。它的發(fā)展帶動了物理、化學、生物、材料與信息科學的研究進入微觀超快過程領(lǐng)域。超短脈沖光纖激光器在通信、軍事、工業(yè)加工、醫(yī)學、光信息處理、全色顯示和激光印刷等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。