双层体光栅生成飞秒双脉冲的机制与调控

"本文主要探讨了利用双层体光栅生成飞秒双脉冲的技术，通过调节光栅的穿插层厚度来控制激光脉冲的特性。基于Kogelnik耦合波理论和矩阵光学，文章推导了飞秒激光在双层体光栅中的衍射场表达式，并进行了数值模拟，揭示了穿插层厚度对瞬时衍射光强分布的影响。研究发现，当穿插层厚度在4至11毫米范围内变化时，衍射脉冲会形成双脉冲结构，且双脉冲的间隔与穿插层厚度成正比。此外，通过分析周期性介质的群时延，作者发现脉冲间隔与穿插层厚度变化斜率的2倍相等，这为飞秒激光脉冲的精确调控提供了理论依据。" 在激光光学领域，超短脉冲技术的应用日益广泛，尤其是在精密测量、材料加工和科学研究中。体光栅作为一种重要的光学元件，被用来操纵激光脉冲的特性。双层体光栅由两层具有不同周期的光栅构成，通过改变它们之间的穿插层厚度，可以实现对入射飞秒激光脉冲的调制。 Kogelnik耦合波理论是理解体光栅工作原理的关键，它描述了光在光栅结构中传播时的相互作用，特别是如何形成不同的衍射阶次。矩阵光学则提供了一种解析和模拟光场传播的工具，用于计算光通过复杂结构后的光场分布。 文章中提到的数值模拟结果显示，穿插层厚度的变化显著影响着衍射脉冲的形态。当厚度在4到11毫米之间调整时，单个脉冲被分裂成两个飞秒脉冲，形成双脉冲结构。这种现象的原因在于，光在穿插层中传播时，不同波长成分的相位延迟导致了脉冲的分离。双脉冲间隔与穿插层厚度成正比关系，这为实验上精确控制脉冲间隔提供了可能。 此外，通过对周期性介质群时延的分析，研究者发现脉冲间隔的变化率是脉冲时延变化率绝对值的2倍。这一发现加深了我们对体光栅中光脉冲动态行为的理解，为设计和优化超短脉冲系统提供了理论支持。 该研究展示了双层体光栅在生成飞秒双脉冲中的潜力，通过细致调控穿插层厚度，可以实现对脉冲间隔和时延的精确控制。这对于超快光子学的研究和应用，如超分辨率成像、高速通信和超快时间分辨光谱学等领域具有重要意义。