飞秒激光脉冲

摘要： 飞秒脉冲激光器由于其在微、纳米尺度上图案制造精确的能力,在过去的几十年里得到了广泛的应用。对于高效材料加工,一个关键问题是确定在实验装置中使用的激光参数,而在已进行的系统研究中,主要是强调独立的单个参数的影响,很少关注辐照的固体基底材料的作用。因此,本研究强调了衬底对不同厚度薄膜的影响,结果表明,衬底的光学和热物理性质都对辐照薄膜上的热指纹有影响,在较小的薄膜尺寸下影响较大。选择了两种代表性材料硅和熔融硅作为不同光学和热物理形态薄膜(金和镍)的典型衬底,并对辐照的固体热响应和损伤阈值进行评估,为基于激光的制备装置和工艺的设计提供指导。

摘要： 测量了线偏振飞秒激光脉冲在空气中成丝产生的氮荧光发射的空间分布.通过改变激光的偏振方向研究成丝过程中氮荧光发射的径向角分布,发现N+2荧光发射在垂直于激光偏振方向上更强,而在平行于激光偏振方向上较弱;N2荧光发射在所有方向上具有近乎相同的强度.原子和分子的激发、电离等动力学过程受激光强度的影响.在飞秒激光成丝过程中沿着激光传播方向,强度呈现先增强后减弱的分布,从而影响这些过程的产物的空间分布及其荧光发射的空间分布.沿着激光传播方向,发现N2荧光先于N+2荧光出现且在N+2荧光消失之后消失.激光强度分布和激光偏振方向均会影响氮荧光的空间分布.基于实验分析,在短焦距情况下,系间窜越过程能很好的解释N2(C3Π+u)的形成,这项研究有助于理解飞秒激光成丝过程中氮荧光发射的产生机制.

摘要： 中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室研究员魏志义研究组长期致力于少周期激光脉冲产生的研究,近日该组博士研究生高亦谈在副研究员赵昆、研究员魏志义等的指导下,基于研究组内发展的薄片组光谱展宽技术,利用飞秒钛宝石放大激光电离产生的锥状辐射效应,通过在空间上精确寻找到色散匹配最佳位置,并配合空间滤波.

摘要： 双色激光脉冲激励气体等离子体产生太赫兹波是得到高强度宽频带太赫兹波的重要方法,本文利用光电流模型研究了该方法中激光能量对产生太赫兹波的影响.理论计算表明,太赫兹波随激光能量的增大而增强,而太赫兹波的频谱结构不受激光能量的影响.分析了双色激光能量影响太赫兹波强度的原因,并利用自由电子浓度和电子电流密度诠释了该影响的内在物理机制.该研究为提高太赫兹辐射强度提供了一种有效的途径.

摘要： 光场中的衍射反比律和空间相干性反比律以及时间相干性反比律,併称为波动光学三个反比律,本文分别论述了这三个反比律的内涵和理论价值,及其新近应用;最后,本文将波动光学中的三个反比律与量子物理中的不确定性关系,作了类比和联通,旨在说明量子世界的不确定性关系,正是量子波动性的必然体现.

摘要： 因在光镊及超短激光脉冲方面开创性的工作,A.Ashkin、G.Mourou和D.Strickland分享了2018年度诺贝尔物理学奖。本文概述了将超短激光脉冲和光镊相结合的飞秒光镊技术的研究进展。简要介绍了飞秒光镊技术的基本原理,重点介绍了飞秒光镊技术中的非线性光学效应和光学捕获动力学行为,最后讨论了飞秒光镊技术中的调控手段,展望了飞秒光镊技术的发展前景。

摘要： 菲涅耳棱镜干涉是大学物理课程光的干涉中一个经典而重要的实验,菲涅耳棱镜干涉的物理思想与实验方法至今仍然值得我们学习与借鉴.本文利用菲涅耳棱镜的干涉原理并与柱面透镜、非线性晶体、CCD相结合搭建了用于测量飞秒激光脉冲的自相关装置,这种自相关装置结构简单、方便,成本极低;分析了这种基于菲涅耳棱镜自相关装置的工作原理,并进行了实验测量.

摘要： 利用飞秒激光脉冲在NaCl溶液中成丝,研究了溶液温度对飞秒激光成丝过程中产生的超连续谱的影响.发现在激光脉冲能量较低时,溶液温度对超连续谱的影响几乎可以忽略;而在激光脉冲能量较高时,随着NaCl溶液温度的升高,超连续谱呈现出被压缩的趋势.此外,在激光脉冲能量较高的情况下,NaCl中会产生大量的气泡.通过分析,得出了飞秒激光在溶液中成丝产生的气泡是影响超连续谱发射的主要因素.

摘要： 基于800nm飞秒激光脉冲,设计并搭建了长周期光纤光栅制备系统,该系统通过采用20倍率的显微物镜将飞秒激光脉冲诱导入标准单模光纤纤芯位置,采用水平、垂直双CCD视频监控方式实现对飞秒激光脉冲刻蚀长周期光纤光栅的逐点监测,对未载氢处理的标准单模光纤进行了不同周期、不同周期长度和不同占空比刻写实验.研究结果表明,当选取激光脉冲能量为1.3mW、光栅周期为500μm、光栅占空比为0.6时,该光栅在谐振波长1 300nm处最大谐振峰强度为11.65dB,带外损耗低于2dB,且光栅谐振波长随光栅长度不发生明显漂移;通过光栅占空比的调整,可实现刻写光栅光谱特性的优化设计,使得谐振峰由多峰转为单峰.

摘要： 以Otto棱镜耦合方式激发三维木堆结构GaAs光子晶体的表面波时，激光的衰减全反射吸收峰呈中心凹陷状。利用这一特点可对超短激光脉冲的光谱进行整形。实验上成功地对脉宽50飞秒、中心波长1350纳米、谱宽60纳米的宽带飞秒激光脉冲实现了光谱整形。

摘要： 本文利用飞秒激光脉冲分别在水平和竖直方向上进行了推进微型小球的实验.实验中首次利用毫焦量级的飞秒激光脉冲(重复频率1kHz)推进质量在毫克量级的小球,将直径0.7mm的铁球水平推进了65mm,直径接近1mm的聚苯乙烯小球竖直推进了72mm.实验研究发现:无论是在水平还是在竖直方向上的推进,小球离开飞秒激光聚焦区域之前与小球发生作用的脉冲个数是决定推进效果的决定性因素.通过增大脉宽、换用较长焦距的聚焦透镜增加与小球作用的脉冲个数,可以将小球推进到更远的距离或更高的高度.

摘要： 我们利用单脉冲能量为毫焦量级的飞秒激光脉冲进行了飞秒激光脉冲推进小球的首次实验。实验中采用的三种不同材质(铁，玻璃和聚苯乙烯)的小球，小球的质量在0.84 mg到1.4 mg之间，直径在0.7mm到1.1 mm之间。实验中测量了脉冲焦斑直径和脉冲宽度对飞秒激光推进实验的影响。实验测得的动量耦合系数和能量转换效率均随脉冲宽度的减小而增大。铁球的动量耦合系数的典型数值为5.0 dyne/W。实验中还发现，金属小球和非金属小球的动量耦合系数随脉冲焦斑直径的变化趋势完全不同。我们还利用了频率为1 kHz的连续飞秒激光脉冲进行了多脉冲推进铁球的实验。与相同实验条件下的单脉冲推进相比，多脉冲(大约是9个)推进的铁球的水平飞行距离为单脉冲推进的6.5倍。这表明多脉冲推进使铁球在水平方向上的速度成倍地增加。

摘要： 研究了GaAs光电导天线的雪崩倍增猝灭模式.在实验上用纳焦量级的飞秒激光脉冲可以触发GaAs PCA进入雪崩倍增模式;在8nJ弱光触发、71.8kV/cm偏置电场下,对雪崩倍增GaAs光电导天线实现了有效猝灭,GaAs光电导天线在雪崩倍增猝灭工作模式下的脉宽减小到1.23ns,大幅度缩短了其载流子雪崩倍增模式的延续时间(Lock–on维持时间).为利用雪崩倍增机制的GaAs PCA产生高功率的THz辐射奠定了实验基础.

摘要： 本文介绍了高对比度(1010)的数百TW量级超强激光装置的设计理念，其采用双啁啾脉冲放大(DCPA)及飞秒光参量放大(OPA)组合的设计，分析了激光种子源的等级。实验中在接近满功率运转的泵浦下，稳定的放大能量约46.1J。最后经过真空滤波管将光束扩束到150mm后，输入到真空压缩室压缩激光脉宽，结合理论模拟计算对压缩器最佳参数的设置、优化调试，最后测得压缩后的平均脉冲宽度为27.9fs、脉冲能量为32.3J、对比度达109，对应的峰值功率为1.16PW，这也是国际上采用全钛宝石激光方案所得到的最高峰值功率。

摘要： 自1996年第一根光子晶体光纤(PCF)问世以来,它就以其独特的色散特性,超强的非线性引起了人们广泛的关注。常见的PCF是由一系列周期排列的空气孔组成,纤芯就相当于破坏了周期性结构的缺陷。光束被限制在纤芯中传播.PCF由于其具有增强的非线性效应和可控的色散特性,使其成为产生超连续光谱的有效手段。自从Ranka等报道在光子晶体光纤中产生两个倍频程的超连续光谱以来。在光子晶体光纤中超连续谱的产生便成为一个新的研究热点,而且作为超连续光源对于在非线性光学中超短脉冲的产生、光谱分析、光学相干层析技术、频率计量学、光通信等许多方面都有非常重要的意义。本文利用分步傅立叶方法通过求解非线性薛定谔方程，数值计算了不同中心波长超短激光脉冲位于光子晶体光纤的反常色散和零色散区传输时，啁啾脉冲和无啁啾脉冲的传输特性及对超连续谱的影响。

摘要： 啁啾脉冲放大(CPA)技术在过去的十多年里已经取得了巨大的进步，基于CPA技术的超短超强激光装置(钕玻璃和钛宝石激光装置)，输出功率己达拍瓦(PW，1015W)，聚焦光强可达1022W/cm2量级。这为人类提供前所未有的全新的强场超快实验手段与极端物理条件。为使这样强的激光脉冲更好地用于强场激光与物质相互作用的实验研究，研究者们一直在努力使激光装置获得近衍射极限的激光束空间质量和尽可能窄的激光脉冲，同时提高激光脉冲对比度(或信噪比)。rn 飞秒激光脉冲在CPA激光系统的展宽、放大和压缩过程中，系统中的元件光学质量不理想和产生的色散会使原来接近衍射极限光束的波面发生畸变，降低输出的激光的光束质量，最终影响激光束的聚焦性能；同时光谱剪切、增益窄化和色散常常引入光谱相位畸变，导致压缩后的激光脉冲出现预脉冲的翼，造成激光脉冲宽度变宽。当前，光束的波面畸变已能用变形镜的技术进行修正，而光谱相位畸变利用可编程声光色散滤波器(AOPDF)也得到一定程度的补偿。

摘要： 飞秒脉冲的测量在飞秒激光的应用中起着关键的作用。文中阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理和再现算法,构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲进行了测量.利用二次谐波-频率分辨光学开关法测量得到了描迹图信号,对信号分布进行计算机迭代处理,得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其位相在时域和频域的详细信息.谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56fs,光谱宽度为27nm,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001792.实验结果表明二次谐波-频率分辨光学开关法是一种有效的飞秒脉冲测量方法.

摘要： 基于铁磁/非磁异质结的新型太赫兹脉冲产生方法,具有结构简单、易制备、成本低廉、带宽大等优点,但产生效率较低.通过理论分析,提出选择大自旋霍尔角的非磁层、选择合适的铁磁/非磁组合、选择最佳厚度、构造三层膜结构等效率提升的方法;利用磁控溅射制备铁磁/非磁异质结,通过太赫兹时域光谱仪观测到太赫兹脉冲产生,并验证了效率提升方法的正确性;最优样品的产生效率已经达到标准ZnTe晶体的水平,基本进入实用状态.

摘要： 基于铁磁/非磁异质结的新型太赫兹脉冲产生方法,具有结构简单、易制备、成本低廉、带宽大等优点,但产生效率较低.通过理论分析,提出选择大自旋霍尔角的非磁层、选择合适的铁磁/非磁组合、选择最佳厚度、构造三层膜结构等效率提升的方法;利用磁控溅射制备铁磁/非磁异质结,通过太赫兹时域光谱仪观测到太赫兹脉冲产生,并验证了效率提升方法的正确性;最优样品的产生效率已经达到标准ZnTe晶体的水平,基本进入实用状态.

摘要： 一种用于构造具有ta-C涂敷的固体表面(9，10)的至少一个区域的方法，在此方法中，借助于第一激光器(1)产生第一结构，优选地，第一激光器是具有纳秒范围内脉冲宽度的准分子激光器，借助于具有皮秒或飞秒范围内脉冲宽度的第二激光器(15)产生第二波纹状结构，第二结构重叠在第一结构上。优选地，根据掩模投影技术进行准分子激光器构造，根据聚焦技术进行皮秒或飞秒激光器(15)构造。本方法允许合理制造十分复杂的、非常防伪的认证特征和/或美学上引人注目的光学衍射有效的彩色图案。

摘要： 本发明提供了一种超短脉冲激光系统和产生飞秒或皮秒脉冲的方法。该超短脉冲激光系统包括用于产生激光发射(AS)的放大激光介质(4)、具有至少一个谐振腔镜(3、5、6、7、8)的激光谐振腔以及泵浦源(1)，该系统包括具有填充气体的充气部(9)，后者填充了单种气体或者不同于空气构成的填充气体混合物，所述填充气体的非线性折射率n2基本上对应于空气的非线性折射率，并且具有较之空气更小的旋转拉曼效应。

摘要： 本发明涉及超快激光技术领域，具体涉及一种全光控精确同步多种波长飞秒、皮秒、纳秒激光脉冲的方法，该方法采用注入锁定的激光同步结构，以飞秒脉冲激光器的输出光为控制光，将其注入光纤环形激光器中，利用光纤的非线性效应，交叉相位调制或者增益调制控制，实现激光同步，其优点是飞秒脉冲注入的光纤长度可以任意设置，即可实现远距离的激光脉冲同步；根据所选环形激光器的增益光纤掺杂元素不同，可以实现多种波长激光脉冲的同步；通过控制光纤环形激光器腔长的平移台，可以实现皮秒到纳秒可调宽度的锁模脉冲输出，输出脉冲与注入飞秒脉冲保持同步，可以控制多台光纤环形激光器，实现一束飞秒激光与多束波长不同，脉宽不同的激光同步。

摘要： 一种多脉冲叠加放大器，由法拉第和45°转子构成超短脉冲串进入谐振腔的光开关；由第一高反镜、增益介质I、介质膜偏振片、普克尔盒和第二高反镜构成对超短光脉冲串进行脉冲叠加和光谱窄化的谐振腔。飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器由分束器、频率转换器、上述结构的多脉冲叠加放大器、倍频器、脉冲展宽器、延迟线、二色镜和非线性晶体组成。飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器的泵浦光与信号光来自于同一光脉冲，通过延迟线控制它们之间的光程差，能够实现完全同步，由于设置有多脉冲叠加放大器，可获得不同时间长度的窄带平顶泵浦光，扩大飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器的应用范围。

摘要： 一种陶瓷基复合材料的飞秒‑纳秒超脉冲激光平整加工系统，包括计算机控制系统，计算机控制系统分别与超脉冲光路系统、监控系统以及激光加工系统连接，计算机控制系统先控制超脉冲光路系统出光和参数调整，然后通过监控系统反馈光路状态，确认超脉冲光路系统正常后，最后通过激光加工系统进行样品制备；计算机控制系统包括计算机，计算机通过数字延时发生器分别连接飞秒激光器和纳秒激光器；超脉冲光路系统包括飞秒激光双脉冲序列光路、纳秒激光单脉冲序列光路以及飞秒‑纳秒激光合束光路；本发明利用飞秒激光双脉冲序列和纳秒激光单脉冲序列组合成具有脉冲时序调控及参数匹配耦合的超脉冲激光，实现陶瓷基复合材料的高效高质表面平整加工。

摘要： 一种用于构造具有ta-C涂敷的固体表面(9，10)的至少一个区域的方法，在此方法中，借助于第一激光器(1)产生第一结构，优选地，第一激光器是具有纳秒范围内脉冲宽度的准分子激光器，借助于具有皮秒或飞秒范围内脉冲宽度的第二激光器(15)产生第二波纹状结构，第二结构重叠在第一结构上。优选地，根据掩模投影技术进行准分子激光器构造，根据聚焦技术进行皮秒或飞秒激光器(15)构造。本方法允许合理制造十分复杂的、非常防伪的认证特征和/或美学上引人注目的光学衍射有效的彩色图案。

摘要： 本发明提供了一种超短脉冲激光系统和产生飞秒或皮秒脉冲的方法。该超短脉冲激光系统包括用于产生激光发射(AS)的放大激光介质(4)、具有至少一个谐振腔镜(3、5、6、7、8)的激光谐振腔以及泵浦源(1)，该系统包括具有填充气体的充气部(9)，后者填充了单种气体或者不同于空气构成的填充气体混合物，所述填充气体的非线性折射率n2基本上对应于空气的非线性折射率，并且具有较之空气更小的旋转拉曼效应。

摘要： 本发明涉及超快激光技术领域，具体涉及一种全光控精确同步多种波长飞秒、皮秒、纳秒激光脉冲的方法，该方法采用注入锁定的激光同步结构，以飞秒脉冲激光器的输出光为控制光，将其注入光纤环形激光器中，利用光纤的非线性效应，交叉相位调制或者增益调制控制，实现激光同步，其优点是飞秒脉冲注入的光纤长度可以任意设置，即可实现远距离的激光脉冲同步；根据所选环形激光器的增益光纤掺杂元素不同，可以实现多种波长激光脉冲的同步；通过控制光纤环形激光器腔长的平移台，可以实现皮秒到纳秒可调宽度的锁模脉冲输出，输出脉冲与注入飞秒脉冲保持同步，可以控制多台光纤环形激光器，实现一束飞秒激光与多束波长不同，脉宽不同的激光同步。

摘要： 一种多脉冲叠加放大器，由法拉第和45°转子构成超短脉冲串进入谐振腔的光开关；由第一高反镜、增益介质I、介质膜偏振片、普克尔盒和第二高反镜构成对超短光脉冲串进行脉冲叠加和光谱窄化的谐振腔。飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器由分束器、频率转换器、上述结构的多脉冲叠加放大器、倍频器、脉冲展宽器、延迟线、二色镜和非线性晶体组成。飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器的泵浦光与信号光来自于同一光脉冲，通过延迟线控制它们之间的光程差，能够实现完全同步，由于设置有多脉冲叠加放大器，可获得不同时间长度的窄带平顶泵浦光，扩大飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器的应用范围。

摘要： 一种多脉冲叠加放大器，由法拉第和 45°转子构成超短脉冲串进入谐振腔的光开关；由第一高反镜、增益介质I、介质膜偏振片、普克尔盒和第二高反镜构成对超短光脉冲串进行脉冲叠加和光谱窄化的谐振腔。飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器由分束器、频率转换器、上述结构的多脉冲叠加放大器、倍频器、脉冲展宽器、延迟线、二色镜和非线性晶体组成。飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器的泵浦光与信号光来自于同一光脉冲，通过延迟线控制它们之间的光程差，能够实现完全同步，由于设置有多脉冲叠加放大器，可获得不同时间长度的窄带平顶泵浦光，扩大飞秒激光参量啁啾脉冲放大激光器的应用范围。