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　第 16 卷 　第 10 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 16 ,No. 10 　 　2004 年 10 月 HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Oct. ,2004 　 ( ) 文章编号 :100124322 2004 1021229204 X 利用声波控制超短脉冲的色散 　赵华军 , 　章若冰 , 　谢旭东 , 　马 　晶 , 　张志刚 , 　王清月 ( 天津大学 精仪学院 超快激光研究室, 教育部光电信息技术科学重点实验室, 天津 300072 ) 　　摘 　要 : 　声光互作用器件 声光可编程色散滤波器( ) AOPDF 是一种实时的色散补偿器件 ,它可用于飞 秒啁啾脉冲放大系统。通过耦合模理论推导 ,得到了输出脉冲的群延迟与调制声波的频率、啁啾、带宽等参数 的关系 ,并且对用 2. 5cm 长的LiNbO3 作为声光晶体的 AOPDF 补偿飞秒光脉冲的色散进行了数值模拟 ,得到了 对中心波长为 800mm 的钛宝石飞秒激光色散补偿特性及所需声波的频率和啁啾参数。 　　关键词 : 　声光可编程色散滤波器 ; 　色散补偿 ; 　布喇格相位匹配条件 　　中图分类号 : 　TN248 　　　　文献标识码 : 　A 　　即使飞秒激光振荡级产生的光脉冲是傅里叶变换极限脉冲 ,在经过几次啁啾放大之后 ,也会引入大量的色 散 ,而且这种色散是变化的 ,用一般色散补偿如棱镜对、啁啾镜等方法都不能很好地补偿 ,结果只能是放大后的 脉冲被展宽。将脉冲压缩回原来的脉宽或将脉冲整形成需要的形状 ,是可编程色散控制器件所能解决的问题 , 也就是我们通常所说的自适应滤波。目前 ,大部分脉冲整形器件都是基于 4f 望远系统和液晶空间光调制器 的[1 ,2 ] ,该系统的主要缺点是一方面有工作死区 ,二是会带来像差。用声光器件就可以避免4f 系统的像差和液 晶空间间隔带来的工作死区 ,并且它可以提供频域振幅和位相的同时调制补偿 ,抑制啁啾脉冲放大过程中的增 益窄化。 ( ) ( ) 　　声光可编程色散滤波器 AOPDF 最早是由光通讯器件 声光可调谐滤波器 AOTF 发展而来的。曾经 也有人用AOTF 来整形脉冲 ,在 1 530nm 附近获得了约8nm 的可变带宽[3 ] ,但是 , 由于该器件参与作用的声波只 是可调的单一波长 ,不能实时控制宽光谱信号的群延迟。Tournois 后来提出了基于声光耦合模作用的体声光器 件 AOPDF ,并用 TeO2 为声光介质 ,成功地将 30fs 的钛宝石激光脉冲压缩到 17fs[4 ] 。由于在 TeO2 晶体中不能提 供共线的声光作用 ,只能用准共线声光耦合 ,使得衍射光脉冲带有一定的空间啁啾。而 LiNbO3 同样是优质的 声光晶体 ,与 TeO2 晶体相比有较大的模式折射率差 ,即在相同晶体长度情况下可提供大的可编程群延迟 ,并且 在LiNbO3 中可以共线声光耦合 ,非常方便。 　　在双折射晶体中的布喇格衍射可称为异常布喇格衍射 ,文中从光波在折射率变化的介质中传播的波动方 程开始 ,推导出满足异常布喇格衍射条件的耦合波方程 ,进而讨论了 AOPDF 调制光脉冲频域位相和振幅的基 本原理 ,并数值模拟了用LiNbO3 作为 AOPDF 声光晶体的工作特性。 1 　原 　理 　　AOPDF 可利用不同波