ZnO粉末激光器激射激光的密度要求

基于相干反馈无序激光理论,以ZnO粉末激光器为例,模拟了光子在无序介质中的行为.发现只有密度达到临界值时才能出射激光;另外,当ZnO散射体密度不断增加时,系统的增益与损耗之比不断变大.系统激射激光变得更容易,以及满足激光激射所需的临界增益系数要求也越来越低,这与实验结果是相符的.     

中红外低浓度无序介质的光子定域化理论研究

提出一些折射率比锗还高的中红外材料(第一类)以及中红外反常色散材料(第二类)可以用于无序介质的光子定域化研究.基于Mie散射理论的研究发现,即使在低浓度散射体近似下,也容易在第一类无序介质中实现光子定域化;同时可在第二类无序介质中实现一定意义下(含一定的吸收)的光子定域化,且频率位于各自的剩余射线带内.研究还发现,基质的折射率效应在这两类无序介质中的作用完全不同.还提出了散射体平均等效散射截面饱和的假设,讨论了因此而导致的问题 关键词： 光子定域化 无序介质 中红外 反常色散     

掺杂硅石纳米粉末的染料随机激光发射

针对染料随机激光器特性与应用研究,讨论了无序介质中荧光粒子和额外散射粒子的发光性质、浓度变化以及颗粒尺寸与随机激光发射阈值之间的关系。采用时域有限差分法直接求解Maxwell方程组及速率方程组的方法,模拟仿真出了相应的发射谱线及浓度变化与激光发射阈值的关系曲线。所设计的样品中Rh6G-SiO2的质量分数为4%,其阈值大小为8.5 J/pulse时,额外微小散射体TiO2的加入对该介质随机激光发射产生的影响很小,可忽略不计。在此基础上,通过进一步模拟分析了处于不同条件和背景下随机激光的阈值特性。     

半球空腔约束对激光诱导玻璃等离子体辐射增强特性的研究

为了增强激光诱导玻璃等离子体的辐射光谱信号,采用直径为10mm的玻璃纤维材质半球空腔对等离子体进行束缚,对比研究了无约束和约束两种实验条件下的辐射光谱信号.由于激光的聚焦情况对玻璃等离子体特性有较大影响,实验首先对激光在样品中的聚焦位置进行了优化,结果表明当样品表面位于透镜焦平面以上3mm处时激光诱导玻璃等离子体辐射光谱最强.然后采用时间分辨光谱对比研究了无约束和半球空腔约束下光谱强度的时间演变规律,并分析了谱线强度增大倍数的时间演变,结果表明在等离子体产生后6~15μs的时间内,半球空腔约束下谱线强度呈现出增强的现象,且具有不同能级的谱线增强程度不同,当采集延时为10μs时具有最优增强效果.最后研究了激光能量对半球空腔约束下等离子体辐射增强效果的影响,研究结果表明,随着激光能量增大,谱线增强倍数逐渐增加,当激光能量超过170mJ以后,谱线增强效果开始下降.     

光子晶体液晶光纤随机激光研究

将掺杂激光染料DCM的手性向列相液晶注入全反射型光子晶体光纤微孔中,研究了激光辐射行为。采用固体Nd∶YAG倍频532 nm激光作为抽运光,室温下,在各个方向上均能探测到随机激光辐射谱。当抽运光的入射方向与样品轴向成30°,光纤光谱仪沿样品轴向方向以及垂直样品轴向方向探测时,在600~650 nm范围内不同波段测得多个离散的尖锐随机激光辐射峰,其线宽约为0.2~0.3 nm。当加热样品至各向同性温度时,激光辐射峰消失。光子晶体光纤的微孔中,作为较强散射介质的手性向列相液晶在不同温度下呈现不同分子取向和折射率分布,这是随机激光产生和关闭的根本原因。     

二维随机介质中模式的空间局域化分布

基于随机激光的时域理论,利用时域有限差分法(FDTD)数值求解麦克斯韦方程组和速率方程组,利用分区域计算法,分别计算了整体和局部泵浦二维随机介质时,不同泵浦强度下,不同区域的辐射谱,得出了随机介质中模式的空间局域化分布。计算结果显示,同样条件下不同区域的辐射谱是不同的,且随着激励源泵浦强度的变化,随机激光辐射始终集中在介质中某几个固定区域,但各个区域的随机激射效率不同,在区域之间存在模式的空间范围重叠。利用该方法,可以分析介质的随机分布对随机激射的影响,理论上可以为高激射效率的伪随机介质制备提供一定指导。     

普朗克谱分布的辐射场对束缚电子布居的影响

研究了外加普朗克辐射场对不同温度和密度下的等离子体的主量子壳层束缚电子的布居数的分布以及随时间的演化规律的调制作用.结果表明：当具有普朗克谱分布的辐射场的辐射温度接近于等离子体的电子温度,且辐射场的强度等于等效温度下的黑体谱辐射强度时,随着等离子体的时间演化,等离子体中主壳层束缚电子布居数分布由non-LTE分布过渡到LTE分布. 关键词： 流体动力学 激光等离子体 布居数 普朗克辐射场     

脉冲激光偏振方向对氧分子高次谐波的影响——基于含时密度泛函理论的模拟

采用含时密度泛函方法,结合赝势模型和电子交换相关作用的广义梯度近似,模拟了氧分子在超强飞秒激光脉冲作用下的高次谐波产生现象,并研究了激光脉冲偏振方向对氧分子高次谐波的影响.结果表明氧分子的高次谐波谱具有典型原子谐波谱的特征;当θ=45°(激光偏振方向与分子轴向夹角)时,谐波谱强度最大.这与文献报道的实验结果基本一致.     

无序介质激光的方向效应

无序介质激光是由该介质的非周期-类结构与相匹配的泵浦光场相互作用时其整体多重散射的干涉效应产生的.因此其局域模不仅与无序介质被泵浦的功率、面积有关,而且与方向有关.本文以ZnO粉末激光为例,运用传输矩阵的方法计算模拟了其局域模谱的方向效应.     

介质初始密度对波阵面辐射特性的影响

 通过一维辐射流体动力学数值模拟,仔细研究了工作介质的初始密度对在氖中传播的强冲击波的波阵面辐射特性、波阵面亮度温度谱分布的作用。证明对于不同强度的冲击波,工作介质选用不同的初始密度,对其中传播的强冲击波波阵面辐射能力的提高是比较有效的。     

三粒子任意态的量子隐形完全传送

提出一个利用六粒子非贝尔对量子通道对一个任意的三粒子量子态进行隐形传送的方案.发送者Alice对需传送的三粒子量子态与属于自己的纠缠对中的三粒子进行三次Bell基测量,并将测量结果通过经典通道告诉接受者,接受者Bob根据这些信息对自己拥有的粒子进行Toffoli变换,就可使这三粒子处于待发送的原始量子态,从而实现概率为1的量子态隐形传送.利用变换算符的思想,很容易得出塌陷态的表达式以及接受者Bob所做的幺正变换的表达式.     

基于太赫兹量子阱探测器的太赫兹量子级联激光器发射谱研究

采用一个光谱匹配的太赫兹(THz)量子阱探测器(QWP)研究了一激射频率约为41 THz的THz量子级联激光器(QCL)在不同驱动电流下的发射谱,分析了测量得到的发射谱谱型和谱峰位置,根据测量的发射谱估算了太赫兹量子级联激光器发射功率随驱动电流变化的情况,从而得到了THz QCL激射的电流密度范围及其阈值电流密度.文中还研究了THz QWP在不同温度下对THz QCL 激光辐射的响应特性.研究结果表明,THz QWP在表征THz QCL的发射谱方面是一种很好的探测器,并有望成为未来THz通信中的接收装置. 关键词： 太赫兹量子阱探测器 太赫兹量子级联激光器 太赫兹通信 Fourier变换红外光谱     

高能量激光诱导铝等离子体的发射光谱研究

用钕玻璃激光器 (～ 2 5J)烧蚀铝靶获得等离子体 ,以氩气作为保护气体 ,分析了环境气压、等离子体的观测高度、工作电压、激光功率密度对谱线强度的影响 ,并进行了简短的讨论。实验结果表明 ,环境气压为 88kPa时谱线强度最大 ;相同气压下随着观测高度的增大 ,谱线强度明显减弱 ,在气压为 88kPa观测位置距样品表面 1 5～ 2mm时谱线强度较强 ;并且随着激光工作电压、功率密度的增大 ,谱线强度逐渐提高。     

发射光谱法研究纳秒激光烧蚀硅等离子体特性

利用调Q Nd3+∶YAG激光器三倍频355 nm激光脉冲烧蚀空气环境的硅样品,观测不同脉冲激光能量下产生的等离子体在380～420 nm范围内的时间-空间分辨等离子体发射光谱,观测到在等离子体羽膨胀初期存在N+发射光谱。在局域热力学平衡近似条件下,根据时间-空间分辨等离子体发射光谱计算得到等离子羽体电子温度和电子密度随时间延时存在二次指数衰减变化,等离子体羽体电子温度和电子密度的空间分布近似呈Lorentz分布,发现在确定激光脉冲能量下电子密度空间分布最大值偏离光谱强度最大空间位置并对产生原因进行分析,探讨了等离子体羽参数与激光脉冲能量的关系。     

Comparison research on the laser plasma spectra with and without obvious self-absorption

Characteristics of laser produced Pb plasma were investigated using the spectrograph and the fast photography by an intensified charge coupled device (ICCD) camera. The optical emission spectra and images of the plasma were recorded and analyzed. The clear self-reversed structure can be revealed in the emission spectra of the lead plasma when the target is at 6 mm before the focus of lens. However, the self- absorption can not be observed in the spectra if the target is located at the focus. The electron temperature, the electron number density and the lower level atomic number density were obtained by fitting the experimental spectra at different delay times under the two circumstances. The electron number density and the lower level atomic number density are higher, as the target is at 6 mm before the focus of lens, however the electron temperature is lower as the target is located at the focus, under the same laser energy.     

光子晶体晶粒尺寸和排列结构对随机激光辐射特性的影响

研究了光子晶体对随机激光器的输出特性的调控,并分析了光子晶体的晶粒尺寸和排列结构等对调控作用的影响.对于同一随机介质而言,上下表面用同种材料不同晶粒尺寸的光子晶体覆盖,结果显示:晶粒尺寸合适的光子晶体会使光在系统中来回振荡从而得到很好的放大,使系统中的光与随机增益介质的相互作用加强,激光阈值降低;同时还对激光模式有较强的调制能力,能在一定程度上抑制自发辐射,使之向所需要的频率内辐射.但如果光子晶体的晶粒尺寸与随机增益介质结构匹配不当,则光子晶体对激光模式调制能力较弱,光场能量不能有效地被局域在系统中,系统 关键词： 有限时域差分法 光子晶体 随机激光 辐射特性     

脉冲Nd∶YAG激光诱导钼等离子体UTA辐射特性研究

利用Nd∶YAG激光作用于真空腔内的高纯固体钼(Mo)靶产生等离子体,并测量了不同脉冲激光功率密度下Mo等离子体在2～9 nm范围内的时间积分光谱。基于碰撞辐射平衡模型(CRM)和Cowan程序计算得到不可分辨跃迁峰(UTA)原子光谱数据,并假设谱线展宽为高斯线形,获得了在不同电子温度和电子密度下的理论模拟光谱,模拟光谱与实验光谱吻合的较好。实验与理论研究光谱表明：Mo ⅩⅥ-Mo ⅩⅫ离子的3d-4f不可分辨跃迁峰位于水窗波段,通过控制脉冲激光参数和采用合适的等离子体约束条件,获得水窗辐射波段Mo离子的高丰度布居,有望将激光Mo等离子用于单脉冲活体细胞显微成像水窗光源。     

ZnO粉末中无序激射现象时间分辨的研究

采用抽运-探测时间分辨方法实验研究了半导体材料ZnO纳米颗粒粉末中的无序激射现象.在2 67nm激光的抽运下，通过精确控制抽运光的能量和样品表面的抽运面积，获得了宽度小于1n m的单模无序激射光谱和多峰的多模无序激射光谱.时间分辨的抽运-探测结果显示，此时样 品的上能级寿命仅为几个皮秒，证明了ZnO粉末的单模无序光谱是受激辐射的结果. 关键词： 高散射介质 多重散射 抽运-探测 无序激射     

掺镱硅酸盐激光玻璃的制备与光谱特性分析

采用高温熔融工艺制备了两块组分差别不大的掺镱(Yb3+)硅酸盐激光玻璃.测试出两块玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱;计算了Yb3+掺杂玻璃的积分吸收截面、受激发射截面、荧光线宽、能级寿命、最小粒子数、饱和泵浦强度、最小泵浦强度等参数,比较发现样品的吸收截面图与倒易法计算所得的受激发射截面图线型相似,而与F-L法计算所得的受激发射截面图筹别较大,这与理论分析相吻合.两块玻璃样品的吸收光谱的线型基本一致,吸收主峰位于975 nm,次峰位于908 nm,这就说明影响激光玻璃吸收光谱线型的主要因素足玻璃基质的组成.两块玻璃样晶的荧光光谱差别比较大,样品1主峰位于993 nm,次峰位于1 029 nm;样品2主峰位于1 035 nm,次峰位于994nm,差别原因主要在于Yb3+离子的掺杂浓度不同.