双色场下紫外超短脉冲的频谱展宽

吴洪; 王燕玲; 丁良恩

doi:10.7498/aps.59.3973

摘要

当共线传输的双色强激光脉冲满足时间重叠时，其等离子体通道间将出现强烈的耦合作用，由此引起的交叉相位调制可产生强烈的非线性效应，使紫外超短脉冲的频谱展宽效应得到增强.将由钛宝石激光系统经三倍频得到的能量为045 mJ、带宽为15 nm的紫外脉冲和能量为71 mJ的近红外脉冲共线聚焦后，在氩气样品池中分别诱导产生等离子体通道，发现紫外脉冲光谱受到明显调制.调制后的光谱半高全宽增至64 nm，为聚焦前谱宽的4倍，是单束紫外脉冲成丝时谱宽的25倍.实验着重研究在不同时间延迟、耦合位置和气体压强情况下，双

关键词:

Abstract

When collinear dual-color intense laser pulses are overlapped in time, a strong coupling interaction occurs between their plasma filaments. Due to the cross phase modulation, strong non-linear effects are generated and the spectrum width of the ultrafast ultraviolet (UV) pulse is further broadened. The original UV pulse with a bandwidth of 15 nm and energy of 045 mJ is obtained by tripling the frequency of a Ti:sapphire laser system. The UV pulse and the near inferred pulse of 71 mJ can induce plasma filaments separately after focusing within an argon gas cell, leading to an obvious modulation of the UV spectrum. The full width at half maximum of UV spectrum increases to 64 nm which is 4 times the width of spectrum before focusing and 25 times the width of single ultraviolet filament broadening. In this experiment, we mainly study the frequency spectrum evolution of dual-color co-filament in argon gas under the condition of different time delays, coupling locations and gas pressures. Optimizing these factors can yield a valid approach to achieving extremely ultrafast pulses in the range of ultraviolet.

Keywords:

作者及机构信息

1.
华东师范大学物理系，精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062

基金项目: 国家重点基础研究发展计划（批准号：2006CB806001）和上海市重点学科建设基金（批准号：B408）资助的课题.

Authors and contacts

1.
华东师范大学物理系，精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062

参考文献

[1]	［1］Chen X W, Liu J, Zhu Y, Leng Y X, Ge X C, Li R X, Xu Z Z 2005 Acta Phys. Sin. 54 3665 (in Chinese) ［陈晓伟、刘军、朱毅、冷雨欣、葛晓春、李儒新、徐至展 2005 54 3665］
[2]	［2］ Brixner T, Damrauer N H, Niklaus P, Gerber G 2001 Nature 414 57
[3]	［3］ Kasparian J, Rodriguez M, Mejean G, Yu J, Salmon E, Wille H, Bourayou R, Frey S, Andre Y B, Mysyrowicz A, Sauerbrey R, Wolf J P, Woste L 2003 Science 301 61
[4]	［4］ Couairon A, Mysyrowicz A 2007 Phys. Rep. 44 47
[5]	［5］ Cao S Y, Song Z M, Qin Y, Wang Q Y, Zhang Z G 2009 Acta Phys. Sin. 58 3971 (in Chinese) ［曹士英、宋振明、秦瑀、王清月、张志刚 2009 58 3971］
[6]	［6］ Kasparian J, Wolf J P 2008 Opt. Express 16 466
[7]	［7］ Fuji T, Horio T, Suzuki T 2007 Opt. Lett. 32 2481
[8]	［8］ Zair A, Guandalini A, Schapper F, Holler M, Biegert J, Gallmann L, Couairon A, Franco M, Mysyrowicz A, Keller U 2007 Opt. Express 15 5394
[9]	［9］ Trushin S A, Kosma K, Fuss W, Schmid E 2007 Opt. Lett. 32 2432
[10]	］ Chen X, Li X, Liu J, Wei P, Ge X, Li R, Xu Z 2007 Opt. Lett. 32 2402
[11]	］ Fuji T, Suzuki T 2007 Opt. Lett. 32 3330
[12]	］ Hauri C P, Kornelis W, Helbing F W, Heinrich A, Couairon A, Mysyrowicz A, Biegert J, Keller U 2004 Appl. Phys. B 79 673
[13]	］ Couairon A, Biegert J, Hauri C P, Kornelis W, Helbing F W, Keller U, Mysyrowicz A 2006 J. Mod. Opt. 53 75
[14]	］ Couairon A, Franco M, Mysyrowicz A, Biegert J, Keller U 2005 Opt. Lett. 30 2657
[15]	］ Hauri C P, Guandalini A, Eckle P, Kornelis W, Biegert J, Keller U 2005 Opt. Express 13 7541
[16]	］ Wille H, Rodriguez M, Kasparian J, Mondelain D, Yu J, Mysyrowicz A, Sauerbrey R, Wolf J P, Woste L 2002 Eur. Phys. J.: Appl. Phys. 20 183
[17]	］ Skupin S, Bergé L, Peschel U, Lederer F, Mejean G, Yu J, Kasparian J, Salmon E, Wolf J P, Rodriguez M, Woste L, Bourayou R, Sauerbrey R 2004 Phys. Rev. E 70 046602
[18]	］ Walter D, Eyring S, Lobhreier J, Spitzenpfeil R, Spielmann C 2007 Appl. Phys. B 88 175
[19]	］ Ackermann R, Salmon E, Lascoux N, Kasparian J, Rohwetter P, Stelmaszczyk K, Li S H, Lindinger A, Wste L, Béjot P, Bonacina L, Wolf J P 2006 Appl. Phys. Lett. 89 171117
[20]	］ Kolesik M, Roskey D E, Moloney J V 2007 Opt. Lett. 32 2753
[21]	］ Béjot P, Kasparian J, Wolf J P 2008 Opt. Express 16 14115
[22]	］ Becker A, Akzbek N, Vijayalakshmi K, Oral E, Bowden C M, Chin S L 2001 Appl. Phys. B 73 287
[23]	］ Kasparian J, Sauerbrey R, Chin S L 2000 Appl. Phys. B 71 877
[24]	］ Zhang L P, Li H N, Wu H, Li X, Ding L E 2008 Acta Phys. Sin. 57 904 (in Chinese) ［张丽平、李海宁、吴洪、李贤、丁良恩 2008 57 904］
[25]	］ Couairon A, Chakraborty H S, Gaarde M B 2008 Phys. Rev. A 77 053814
[26]	］ Hu W Y, Wang E Y, Li W X, Ding L E 2007 Acta Opt. Sin. 27 181(in Chinese) ［胡婉约、王二玉、李文雪、丁良恩 2007 光学学报 27 181］
[27]	］ Chin S L, Hosseini S A, Liu W, Luo Q, Théberge F, Akzbek N, Becker A, Kandidov V P, Kosareva O G, Schroeder H 2005 Can. J. Phys. 83 863

施引文献

[1]	［1］Chen X W, Liu J, Zhu Y, Leng Y X, Ge X C, Li R X, Xu Z Z 2005 Acta Phys. Sin. 54 3665 (in Chinese) ［陈晓伟、刘军、朱毅、冷雨欣、葛晓春、李儒新、徐至展 2005 54 3665］
[2]	［2］ Brixner T, Damrauer N H, Niklaus P, Gerber G 2001 Nature 414 57
[3]	［3］ Kasparian J, Rodriguez M, Mejean G, Yu J, Salmon E, Wille H, Bourayou R, Frey S, Andre Y B, Mysyrowicz A, Sauerbrey R, Wolf J P, Woste L 2003 Science 301 61
[4]	［4］ Couairon A, Mysyrowicz A 2007 Phys. Rep. 44 47
[5]	［5］ Cao S Y, Song Z M, Qin Y, Wang Q Y, Zhang Z G 2009 Acta Phys. Sin. 58 3971 (in Chinese) ［曹士英、宋振明、秦瑀、王清月、张志刚 2009 58 3971］
[6]	［6］ Kasparian J, Wolf J P 2008 Opt. Express 16 466
[7]	［7］ Fuji T, Horio T, Suzuki T 2007 Opt. Lett. 32 2481
[8]	［8］ Zair A, Guandalini A, Schapper F, Holler M, Biegert J, Gallmann L, Couairon A, Franco M, Mysyrowicz A, Keller U 2007 Opt. Express 15 5394
[9]	［9］ Trushin S A, Kosma K, Fuss W, Schmid E 2007 Opt. Lett. 32 2432
[10]	］ Chen X, Li X, Liu J, Wei P, Ge X, Li R, Xu Z 2007 Opt. Lett. 32 2402
[11]	］ Fuji T, Suzuki T 2007 Opt. Lett. 32 3330
[12]	］ Hauri C P, Kornelis W, Helbing F W, Heinrich A, Couairon A, Mysyrowicz A, Biegert J, Keller U 2004 Appl. Phys. B 79 673
[13]	］ Couairon A, Biegert J, Hauri C P, Kornelis W, Helbing F W, Keller U, Mysyrowicz A 2006 J. Mod. Opt. 53 75
[14]	］ Couairon A, Franco M, Mysyrowicz A, Biegert J, Keller U 2005 Opt. Lett. 30 2657
[15]	］ Hauri C P, Guandalini A, Eckle P, Kornelis W, Biegert J, Keller U 2005 Opt. Express 13 7541
[16]	］ Wille H, Rodriguez M, Kasparian J, Mondelain D, Yu J, Mysyrowicz A, Sauerbrey R, Wolf J P, Woste L 2002 Eur. Phys. J.: Appl. Phys. 20 183
[17]	］ Skupin S, Bergé L, Peschel U, Lederer F, Mejean G, Yu J, Kasparian J, Salmon E, Wolf J P, Rodriguez M, Woste L, Bourayou R, Sauerbrey R 2004 Phys. Rev. E 70 046602
[18]	］ Walter D, Eyring S, Lobhreier J, Spitzenpfeil R, Spielmann C 2007 Appl. Phys. B 88 175
[19]	］ Ackermann R, Salmon E, Lascoux N, Kasparian J, Rohwetter P, Stelmaszczyk K, Li S H, Lindinger A, Wste L, Béjot P, Bonacina L, Wolf J P 2006 Appl. Phys. Lett. 89 171117
[20]	］ Kolesik M, Roskey D E, Moloney J V 2007 Opt. Lett. 32 2753
[21]	］ Béjot P, Kasparian J, Wolf J P 2008 Opt. Express 16 14115
[22]	］ Becker A, Akzbek N, Vijayalakshmi K, Oral E, Bowden C M, Chin S L 2001 Appl. Phys. B 73 287
[23]	］ Kasparian J, Sauerbrey R, Chin S L 2000 Appl. Phys. B 71 877
[24]	］ Zhang L P, Li H N, Wu H, Li X, Ding L E 2008 Acta Phys. Sin. 57 904 (in Chinese) ［张丽平、李海宁、吴洪、李贤、丁良恩 2008 57 904］
[25]	］ Couairon A, Chakraborty H S, Gaarde M B 2008 Phys. Rev. A 77 053814
[26]	］ Hu W Y, Wang E Y, Li W X, Ding L E 2007 Acta Opt. Sin. 27 181(in Chinese) ［胡婉约、王二玉、李文雪、丁良恩 2007 光学学报 27 181］
[27]	］ Chin S L, Hosseini S A, Liu W, Luo Q, Théberge F, Akzbek N, Becker A, Kandidov V P, Kosareva O G, Schroeder H 2005 Can. J. Phys. 83 863

[1]	巴佳燕, 陈复洋, 段后建, 邓明勋, 王瑞强. 拓扑材料中的平面霍尔效应. , 2023, 72(20): 207201. doi: 10.7498/aps.72.20230905
[2]	张旭, 王兆华, 王羡之, 李佳文, 李佳俊, 赵国栋, 魏志义. 基于脉冲非线性压缩技术的71.3 W飞秒激光产生. , 2023, 72(14): 144205. doi: 10.7498/aps.72.20230746
[3]	熊枫, 彭志敏, 丁艳军, 杜艳君. NO紫外宽带吸收光谱的非线性响应及实验. , 2022, 71(20): 203302. doi: 10.7498/aps.71.20220975
[4]	李朝刚, 汪茂胜, 方泉, 彭雪城, 黄万霞. 表象变换和久期微扰理论在耦合杜芬方程中的应用. , 2021, 70(2): 024601. doi: 10.7498/aps.70.20201057
[5]	粟荣涛, 肖虎, 周朴, 王小林, 马阎星, 段磊, 吕品, 许晓军. 窄线宽脉冲光纤激光的自相位调制预补偿研究. , 2018, 67(16): 164201. doi: 10.7498/aps.67.20180486
[6]	秦爽, 王兆华, 王羡之, 何会军, 沈忠伟, 魏志义. 饱和功率密度下线性啁啾对交叉偏振波输出特性的影响. , 2017, 66(9): 094206. doi: 10.7498/aps.66.094206
[7]	刘欢, 曹士英, 孟飞, 林百科, 方占军. 覆盖可见光波长的掺Er光纤飞秒光学频率梳. , 2015, 64(9): 094204. doi: 10.7498/aps.64.094204
[8]	高广健, 邓明晰, 李明亮. 圆管结构中周向导波非线性效应的模式展开分析. , 2015, 64(18): 184303. doi: 10.7498/aps.64.184303
[9]	肖齐, 王珺, 郭霞生, 章东. 固体粗糙界面与超声的非线性相互作用研究. , 2013, 62(9): 094301. doi: 10.7498/aps.62.094301
[10]	祝贤, 张心贲, 陈翔, 彭景刚, 戴能利, 李海清, 李进延. 在色散渐减光子晶体光纤中产生超连续谱的实验研究. , 2013, 62(9): 094217. doi: 10.7498/aps.62.094217
[11]	陈伟, 孟洲, 周会娟, 罗洪. 远程干涉型光纤传感系统的非线性相位噪声分析. , 2012, 61(18): 184210. doi: 10.7498/aps.61.184210
[12]	曹士英, 蔡岳, 王贵重, 孟飞, 张志刚, 方占军, 李天初. 掺Er光纤飞秒激光器载波包络位相偏移的探测. , 2011, 60(9): 094208. doi: 10.7498/aps.60.094208
[13]	曹士英, 方占军, 孟飞, 王强, 李天初. 双路光谱展宽的钛宝石飞秒光学频率梳系统. , 2011, 60(8): 080601. doi: 10.7498/aps.60.080601
[14]	曹士英, 宋振明, 秦瑀, 王清月, 张志刚. 飞秒激光在不同位置温度梯度的惰性气体中成丝及光谱展宽的差异. , 2009, 58(6): 3971-3976. doi: 10.7498/aps.58.3971
[15]	张丽平, 李海宁, 吴洪, 李贤, 丁良恩. Ar气中超连续谱产生的研究. , 2008, 57(2): 904-908. doi: 10.7498/aps.57.904
[16]	陈亮, 梁昌洪, 党晓杰. 非线性左手材料中的二次谐波. , 2007, 56(11): 6398-6402. doi: 10.7498/aps.56.6398
[17]	曹士英, 张志刚, 柴路, 王清月, 杨建军, 朱晓农. 利用空心光纤探测飞秒脉冲在氩气中成丝过程中的光谱演变. , 2007, 56(5): 2765-2768. doi: 10.7498/aps.56.2765
[18]	曹士英, 王颖, 张志刚, 柴路, 王清月, 杨建军, 朱晓农. 空心毛细管束缚高压气体成丝的光谱演变. , 2006, 55(9): 4734-4738. doi: 10.7498/aps.55.4734
[19]	曹士英, 张志刚, 柴路, 王清月, 杨建军, 朱晓农. 束缚高压强气体中成丝的空心毛细管芯径对光谱展宽的影响. , 2006, 55(10): 5294-5297. doi: 10.7498/aps.55.5294
[20]	祝娅, 周倩, 田强. 非线性Kronig-Penney超晶格的二维实映射分析. , 2005, 54(1): 343-347. doi: 10.7498/aps.54.343

计量

文章访问数: 9361
PDF下载量: 621
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板