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超短脈衝雷射是研究超快動態現象和非線性光學的最佳利器。而脈衝對撞 鎖模雷射(Colliding pulse mode locking laser,簡稱CPM laser) 是目 前所能產生最短脈衝的雷射,此雷射之輸出經腔外壓縮,可達 6fs 。然 而,可惜的是,實驗上,CPM 這樣的被動鎖模雷射(passive mode-locked laser),和主動鎖模雷射(active mode-locked laser) 比較起來,很難 達到高穩定性,於是,對CPM穩定性研究,就顯得極為迫切。這篇研究, 從超短脈衝雷射的產生、原理和技術談起,再進入CPM調整(alignment)的 細節,建立一套我們認為最方便而依序為四個步驟設置CPM 共振腔的方法 ,CPM雷射共振腔由4個凹面鏡和3個平面鏡配合R6G和DODCI染料流片組合 而成,就是形成超短脈衝的代表。如果希望能得到更窄而穩的脈衝,還必 須加上4個稜鏡組合而成的稜鏡組。而其中每一個元件對雷射的形成和穩 定與否都具有關鍵性的影響。裝置完成後,探討共振腔共長度,改變稜鏡 間距離直到能產生超短脈衝之後(65fs),再平移2號和3號鏡片間的飽和吸 收染料流片的位置,並平移3號稜鏡的位置,得到70fs很穩定的脈衝,接 著討論群速色散 ( group velocity dispersion,GVD)和自我相位調變( self-phase modulation,SPM) 的平衡, 對脈衝寬度與其穩定性( stability )之影響 ,並嘗試解釋脈衝穩定和不穩定形成的原因。
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