频率啁啾脉冲激光衍射特性研究

摘要

超短脉冲激光具有高时间分辨率和丰富的频谱，在超快成像和激光光谱学等领域得到了广泛应用。线性啁啾脉冲激光是频率线性变化的一种超短脉冲激光，在高功率激光获得、激光雷达和激光测距等领域有重要应用。由于宽光谱特性，人们可使用棱镜或光栅等光学色散元件对啁啾脉冲进行整形。因此，啁啾脉冲激光的传输和衍射特性研究对于拓展超短脉冲激光新型应用有重要意义。本文从一维耦合波方程出发，详细研究了啁啾脉冲激光经单层体光栅和多层体光栅系统的衍射特性。分析了体全息光栅的特征参数如光栅周期、光栅厚度以及多层体全息光栅系统的结构参数对啁啾脉冲激光衍射的影响。并基于多层体全息光栅的衍射特性设计了两种线性啁啾脉冲激光的分束和整形装置。
　　本文的第一部分概述了超短脉冲激光和啁啾脉冲激光的基本理论，介绍了超短脉冲激光的研究现状以及啁啾脉冲激光的重要应用。
　　本文的第二部分建立了线性啁啾脉冲激光经体全息光栅衍射的理论模型，求解了耦合波方程，分析了体全息光栅的光栅厚度、光栅周期等参数变化对线性啁啾脉冲激光衍射特性的影响，分析了不同入射脉宽和啁啾参数的线性啁啾脉冲激光的衍射光谱分布和群延迟特性。
　　本文的第三部分利用矩阵光学理论建立了现行啁啾脉冲激光经多层体全息光栅理论模型，求解了耦合波方程，然后讨论了多层体全息光栅系统的各层光栅间隔、光栅厚度等参数的变化对啁啾脉冲激光衍射的影响，分析了线性啁啾脉冲激光经多层体全息光栅系统的衍射特性。
　　本文的第四部分基于多层体全息光栅系统设计了啁啾脉冲激光的两种分束与整形装置。第一种装置是由复用体全息光栅对啁啾脉冲激光进行分束，然后对分束后的超短脉冲激光进行整形滤波，从而得到不同中心波长，不同频率分布的多束超短脉冲激光。第二种装置是利用多层的体全息光栅对不同入射参数的啁啾脉冲激光进行整形，然后利用2层体全息光栅进行分束。

目录

摘要

第一章 引言

1．1 超短脉冲激光概述

1．2 啁啾脉冲激光及其应用

1．3 本论文的内容安排

第二章 啁瞅脉冲激光经体光栅的衍射特性研究

2．1 一维耦合波理论

2．2 体全息光栅的数值分析

2．3 啁啾脉冲激光的衍射特性研究

2．4 本章小结

第三章 啁啾脉冲激光经多层体光栅的衍射特性研究

3．1 多层体全息光栅的耦合波方程

3．2 多层体全息光栅参数对啁啾脉冲激光衍射的影响

3．3 啁啾参数不同的啁啾脉冲激光的衍射

3．4 多层体全息光栅的衍射

3．5 本章小结

第四章 啁啾脉冲激光分束与整形装置

4．1 啁瞅脉冲激光分束与整形装置一

4．2 啁瞅脉冲激光分束与整形装置二

4．3 本章小结

第五章 总结

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

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