1、高能量周期級(jí)飛秒脈沖是指脈沖能量在毫焦、亞毫焦量級(jí)，脈沖寬度在一到兩個(gè)光學(xué)周期（800nm對(duì)應(yīng)2.67 fs脈沖）的光脈沖。高能量周期級(jí)飛秒脈沖在現(xiàn)在的科學(xué)與技術(shù)研究領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越大的作用，比如在原子和分子動(dòng)力過程中的時(shí)間分辨測(cè)量、高次諧波和阿秒脈沖產(chǎn)生等等。目前高能量、周期量級(jí)光脈沖的獲取主要集中于采用充氣空心光纖技術(shù)和成絲光譜展寬技術(shù)。對(duì)于充氣空心光纖技術(shù)，由于自聚焦條件的限制，脈沖的能量大都限制在微焦量級(jí)。最近，梯度氣壓的方法

2、被提出來，以提高輸入端耦合的入射脈沖能量，并且獲得了成功。然而，梯度氣壓的方法自身也具有缺點(diǎn)和局限性，例如裝置復(fù)雜，大量惰性氣體的浪費(fèi)以及流動(dòng)氣體的氣流對(duì)脈沖穩(wěn)定性的影響等等。而成絲又由于其在高能量下容易引起多絲，多絲之間的競(jìng)爭使系統(tǒng)穩(wěn)定性極大減弱，從而極大影響了高質(zhì)量脈沖的獲得。 本文完善了梯度溫度控制成絲的概念。利用溫度控制（形成梯度溫度）來抑制多絲形成，在單絲狀態(tài)下（對(duì)比常溫狀態(tài)顯著提高了輸入脈沖能量）展寬光譜進(jìn)而壓縮是獲

3、得高能量周期級(jí)飛秒脈沖的一個(gè)有效方案。氣體的各種光學(xué)性質(zhì)，如折射率、非線性系數(shù)等都是與溫度有關(guān)的（隨溫度而變化）。控制溫度便能夠控制氣體的各種光學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而控制與氣體相互作用的飛秒脈沖在傳播過程中的時(shí)域和頻域演化進(jìn)程，以及傳播中的各種光學(xué)現(xiàn)象，如自聚焦、成絲等。在梯度氣壓或梯度溫度的狀態(tài)下，輸入端有較低的氣壓或較高的溫度，從而具有較低的非線性折射率，由于自聚焦閾值與非線性系數(shù)成反比，所以在輸入端能夠容納更多能量脈沖的輸入。而隨著脈沖的傳

4、播，由于損耗和色散的原因，脈沖的峰值功率逐漸降低，此時(shí)，由于氣壓的升高或溫度的降低，非線性系數(shù)逐步增大，彌補(bǔ)了脈沖強(qiáng)度降低帶來的非線性作用的減弱，使脈沖的光譜展寬得以隨脈沖在介質(zhì)中的傳播不斷的進(jìn)行，從而經(jīng)過進(jìn)一步壓縮后能夠獲得較高能量較窄脈寬的脈沖?？梢灶A(yù)見，梯度溫度的方法對(duì)于多絲的形成有明顯的抑制作用，在多絲狀態(tài)下，提高溫度，增加自聚焦閾值，便能夠有效地抑制多絲，使其保持單絲狀態(tài)。 本文在理論和實(shí)驗(yàn)上研究了飛秒脈沖在溫度控制下

5、的梯度溫度惰性氣體中傳輸?shù)默F(xiàn)象、機(jī)制和演變進(jìn)程等等。對(duì)于研究溫度對(duì)飛秒脈沖傳輸?shù)挠绊懸约案吣芰恐芷诩?jí)脈沖的獲得有一定的理論和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)意義。從而為高能量周期級(jí)飛秒脈沖的獲得開辟了一條新的可行而有效的途徑。完善了將梯度溫度用于抑制惰性氣體中超短脈沖的多絲形成來獲得高能量周期級(jí)飛秒脈沖的方法。利用梯度溫度進(jìn)行抑制多絲，在單絲狀態(tài)下進(jìn)行光譜展寬能夠有效地克服梯度氣壓過程中氣體流動(dòng)性所帶來的缺點(diǎn)。同時(shí)能夠獲得相同量級(jí)能量的超短脈沖。建立了理論計(jì)算