金属纳米团簇复合薄膜Au/BaTiO3与Fe/BaTiO3的PLD制备及其光吸收特征

用脉冲激光沉积技术制备了掺杂纳米金属颗粒Au或Fe的BaTiO₃复合薄膜.用透射电子显微镜和x射线光电子能谱表征了金属颗粒的形态和化学态.330—800nm范围的吸收谱研究表明，掺Au颗粒的BaTiO₃薄膜在580nm附近有一个明显的共振吸收峰，而掺Fe颗粒的BaTiO₃薄膜没有这样的吸收峰.用Mie散射理论对结果进行了分析. 关键词： 复合薄膜 金属颗粒 脉冲激光沉积 吸收谱     

脉冲激光沉积Ag:BaTiO3纳米复合薄膜及其光学特性

在MgO(100)基片上利用脉冲激光沉积技术制备了掺有Ag纳米颗粒的BaTiO₃复合薄膜.通过X射线衍射对薄膜的结构进行了表征,利用透射电子显微镜对Ag纳米颗粒的尺寸、形态进行了观测,X射线光电子能谱结果表明Ag呈金属态.在410—500nm范围内观测到了Ag纳米颗粒引起的等离子振荡峰,随着后处理温度和Ag颗粒浓度的增加,吸收峰发生红移,并出现了双峰现象. 关键词： 金属纳米复合薄膜 激光沉积 光吸收     

掺Ag纳米颗粒的BaTiO3复合薄膜的非线性光学特性

通过准分子激光(XeCl, 308 nm, 20 ns)在MgO(100)单晶衬底上制备了不同掺杂浓度的Ag:BaTiO₃纳米复合薄膜,通过X射线衍射和X射线光电子能谱对薄膜的结构和组分进行了表征.在430 nm和470 nm附近观测到了不同浓度Ag纳米颗粒引起的等离子体吸收峰,通过z扫描技术对复合薄膜的三阶非线性光学特性进行了测量,并对其光学非线性的增强机制进行了讨论. 关键词： 金属纳米复合薄膜 激光沉积 非线性光学     

激光驱动含能复合飞片速度特性

采用真空磁控溅射方法制备了CuO/Al2O3/Al,(CuO/Al)Ⅱ/CuO/Al2O3/Al,(CuO/Al)Ⅷ/Al2O3/Al三种复合飞片,利用激光共聚焦显微镜和扫描电镜对复合飞片进行表征,结果表明,不同材料膜层的分界面清晰可见,复合薄膜的表面结构致密,颗粒基本尺寸可以达到nm级,均匀性好。利用光子多普勒测速技术对三种复合飞片速度进行测量,结果表明:将飞片靶放置在空气电离点偏前的位置(入射激光方向),增大聚焦光斑,能改善激光电离空气引起的能量屏蔽作用;含能烧蚀层CuO/Al的存在,有助于提高飞片速度。在含能薄膜烧蚀层厚度一定的情况下,增大周期、减小每层薄膜厚度,有助于提高含能薄膜反应程度,减小飞片上升沿时间。在同等激光能量密度下,(CuO/Al)Ⅷ/Al2O3/Al的上升沿时间低于(CuO/Al)Ⅱ/CuO/Al2O3/Al。     

基于飞秒瞬态反射/透射技术的纳米Au半透膜热效应研究

以飞秒激光放大器作为光源联合使用瞬态反射/透射实验技术研究了纳米Au半透明纳米薄膜中非平衡载能粒子的热传导过程. 在相同实验条件下, 发现该薄膜的瞬态透射和反射信号明显不同并且延迟时间在5.0–7.5 ps时瞬态透射信号的符号发生改变. 对纳米薄膜的透射和反射信号进行了对比分析, 分别使用双温模型和Crude近似进行数据模拟并拟合, 分析认为沿膜厚方向的温度梯度变化和界面热阻效应引起介电函数的变化不同, 从而引起了瞬态透射信号和反射信号的不同. 对于半透明金属纳米薄膜需要同时考虑其瞬态透射和反射影响才能得到准确的瞬态吸收结果. 随着抽运脉冲能量的增加, 可以看到上升时间约为1.0 ps, 电子-晶格弛豫时间增加.     

激发态之间的电离与复合过程对类氖锗19.6nm X射线激光增益系数的影响

考察了激发态之间的电离与复合过程对等离子体状态的影响,并对其原因进行了细致的分析,分别考察了对1.0ns,100ps和5ps激光驱动的类氖锗19.6nm Ｘ射线激光增益系数的影响.研究表明,对于5ps激光驱动的瞬态机理X射线激光来讲,因增益区处在高密度区,所以,激发态之间的电离与复合过程对X射线激光将不可以忽略.对于1.0ns和100ps激光驱动的亚稳态机理X射线激光来讲,在电子密度小于等于5×10²⁰cm^－3的区域,忽略激发态之间的电离与复合使增益的时间半高全 关键词： X射线激光 矩阵分块法 类氖锗 双电子激发态     

脉冲激光沉积Ag:BaTiO3纳米复合薄膜及其光学特性

在MgO(100)基片上利用脉冲激光沉积技术制备了掺有Ag纳米颗粒的BaTiO3复合薄膜.通过X射线衍射对薄膜的结构进行了表征,利用透射电子显微镜对Ag纳米颗粒的尺寸、形态进行了观测,X射线光电子能谱结果表明Ag呈金属态.在410-500 nm范围内观测到了Ag纳米颗粒引起的等离子振荡峰,随着后处理温度和Ag颗粒浓度的增加,吸收峰发生红移,并出现了双峰现象.     

金属纳米团簇复合薄膜Au/BaTiO3与Fe/BaTiO3的PLD制备及其光吸收特征

用脉冲激光沉积技术制备了掺杂纳米金属颗粒Au或Fe的BaTiO3复合薄膜.用透射电子显微镜和x射线光电子能谱表征了金属颗粒的形态和化学态.330-800nm范围的吸收谱研究表明,掺Au颗粒的BaTiO3薄膜在580nm附近有一个明显的共振吸收峰,而掺Fe颗粒的BaTiO3薄膜没有这样的吸收峰.用Mie散射理论对结果进行了分析.     

La0.67Ca0.33MnO3薄膜皮秒光电效应

在1064 nm波长脉冲激光（脉宽25 ps）的照射下，钙钛矿氧化物薄膜La0.67Ca0.33MnO3/SrTiO3具有超快光电效应，对激光脉冲显示ps量级的响应时间，上升沿响应时间300 ps，半高宽700 ps，同时，对激光能量的响应灵敏度为500 mV/mJ。     

脉冲激光晶化超薄非晶硅膜的分子动力学研究

利用准分子脉冲激光晶化非晶硅薄膜是制备高密度尺寸可控的硅基纳米结构的有效方法之一.本文将脉冲激光对非晶硅超薄膜的影响处理为热传导问题,采用了基于Tersoff势函数的分子动力学方法模拟了在非晶氮化硅衬底上2.7 nm超薄非晶硅膜的脉冲激光晶化过程.研究了不同激光能量对非晶硅薄膜晶化形成纳米硅的影响,发现在合适的激光能量窗口下,可以获得高密度尺寸可控的纳米硅薄膜,进而模拟了在此能量作用下非晶硅膜中成核与生长的机理与微观过程,并对晶化所获得的纳米硅薄膜的微结构进行了分析. 关键词： 非晶硅 分子动力学 脉冲激光晶化     

脉宽对中红外激光带内损伤HgCdTe材料的影响

研究了脉宽对于中红外脉冲激光带内损伤碲镉汞（HgCdTe）材料阈值的影响,使用一维自洽模型对激光辐照HgCdTe材料程中的载流子数密度,载流子对数目流,载流子对能流,载流子温度和材料晶格温度等相关参数进行仿真计算。仿真结果表明,波长2.85 μm,脉宽30 ps～10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值为200～500 mJ/cm2。其中,300 ps～3 ns脉冲激光的损伤阈值相近,均为200 mJ/cm2且低于其他脉宽激光的损伤阈值。搭建实验光路并进行相关实验验证仿真模型的正确性。实验发现,波长2.85 μm、脉宽300 ps的单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值在200 mJ/cm2左右。相同条件下,10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值约474 mJ/cm2。百皮秒脉冲激光对HgCdTe材料的损伤过程结合了热击穿和光学击穿效应,其独特的毁伤机理加剧了材料的损伤。     

Short-pulse UV laser ablation of solid and liquid metals: indium

2 to 2.5 mJ/cm² when a 0.5 ps pulse is used instead of a 15 ns laser pulse. Measurements on liquid indium show a different behavior. With 15 ns laser pulses the threshold fluence is lowered by a factor of ∼3 from 100 mJ/cm² for solid indium to 30 mJ/cm² for liquid indium. In contrast, measurements with 0.5 ps laser pulses do not show any change in the ablation threshold and are independent of the phase of the metal at 2.5 mJ/cm². This behavior could be explained by thermal diffusion and heat conduction during the laser pulse and demonstrates in an independent way the energy lost into the material when long laser pulses are applied. Time-of-flight measurements to investigate the underlying ablation mechanism show thermal behavior of the ablated indium atoms for both ps and ns ablation and can be fitted to Maxwell-Boltzmann distributions. Received: 2 December 1996/Accepted: 11 December 1996     

短脉冲激光刻蚀加工铜材料的机制

 利用数值模拟方法，研究波长1 064 nm、脉冲宽度介于1~20 ps的激光在刻蚀铜靶时，单次脉冲作用下非平衡场刻蚀和热平衡刻蚀两种机制的竞争过程。结果表明：随着脉冲宽度的增加，刻蚀过程由非平衡电荷分离场刻蚀占主导地位转变为热平衡刻蚀起主要作用，且脉冲宽度和激光峰值功率密度增大到一定程度后，各种电子加速机制在不同时刻开始突显，电子能量分布出现多峰结构。在能量密度为15 J/cm2的激光作用下，1和5 ps脉宽对应的非平衡场刻蚀深度分别为110和101 nm，10和20 ps脉宽分别为25和18 nm。     

电光腔倒空激光二极管抽运Nd∶YAG锁模激光器

设计了一个简单的直腔,将电光腔倒空与激光二极管端面抽运Nd∶YAG半导体可饱和吸收镜锁模激光器结合,实现了锁模脉冲的产生、放大和输出。在连续抽运功率5 W的条件下,获得了脉冲宽度为11 ps的锁模单脉冲输出和脉冲宽度为200 ns的调Q脉冲输出,腔倒空单脉冲能量为30 nJ,重复频率为10 Hz。连续锁模运转时单个锁模脉冲的能量约为2 nJ,利用腔倒空将单脉冲的能量提高了15 倍左右。文章详细讨论了腔倒空脉冲及调Q脉冲的产生机理,并分析了加在电光晶体上的高压电脉冲以及偏振片的偏振度对腔倒空脉冲及调Q脉冲的影响。     

Picosecond laser ablation of nano-sized WTi thin film

Interaction of an Nd:YAG laser, operating at 532 nm wavelength and pulse duration of 40 ps, with tungsten-titanium (WTi) thin film (thickness, 190 nm) deposited on single silicon (100) substrate was studied. Laser fluences of 10.5 and 13.4 J/cm² were found to be sufficient for modification of the WTi/silicon target system. The energy absorbed from the Nd:YAG laser beam is partially converted to thermal energy, which generates a series of effects, such as melting, vaporization of the molten material, shock waves, etc. The following WTi/silicon surface morphological changes were observed: (i) ablation of the thin film during the first laser pulse. The boundary of damage area was relatively sharp after action of one pulse whereas it was quite diffuse after irradiation with more than 10 pulses; (ii) appearance of some nano-structures (e.g., nano-ripples) in the irradiated region; (iii) appearance of the micro-cracking. The process of the laser interaction with WTi/silicon target was accompanied by formation of plasma.     

Thermal decomposition study of nitropyrazoles based on time-resolved pulsed photoacoustic spectroscopy

The paper reports the study of thermal decomposition of 3(5)-nitropyrozole, 4-nitropyrazole and 1-nitropyrazole using time-resolved pulsed photoacoustic spectroscopy technique for the first time. The second harmonic, i.e., λ = 532 nm, 7 ns pulse width at 10 Hz repetition rate, obtained from Q-switched Nd: YAG laser has been employed. In addition, we have studied the effect of pressure, temperature and incident laser energy on the thermal decomposition mechanism of nitropyrazoles. The strength of photoacoustic signal provides significant information about the multistep thermal decomposition mechanism of 3(5)-nitropyrazole and 4-nitropyrazole, while 1-nitropyrazole follows the path of direct decomposition based on single reaction, which is also verified by the thermal gravimetric–differential thermal analysis (TG–DTA) technique. We have also experimentally demonstrated the presence of free NO₂ before the melting point, which is due to the thermal dissociation of solid nitropyrazole compounds.     

短脉冲激光对硅基探测器的热作用模型选择

从傅里叶模型和非傅里叶模型的基本方程出发,通过有限差分方法对方程进行数值求解。分别分析了10,1．0,0．1,0．01 ns这4种脉宽的脉冲激光作用于硅材料时两种传热模型温度曲线的相对变化;讨论了热弛豫时间对非傅里叶模型数值结果的影响。结果表明:脉宽小于或等于100 ps的激光作用于硅材料时,表层温度上升缓慢,会发生载流子效应,非傅里叶模型可以合理地反映这种现象;对于一般材料,载流子效应发生的条件是脉宽小于或等于材料热弛豫时间,此时应当用非傅里叶模型描述加热过程。     

VO2光学薄膜的脉冲激光损伤特性测试

为评价VO2光学薄膜在光电器件中的工作可靠性,搭建了可输出连续渐变激光能量密度的脉冲激光照射实验平台,运用1对1与s对12种激光损伤测试手段进行激光辐射照射实验,采用线性外推法和测量计算法2种方法对实验结果进行了处理并得出VO2薄膜在重复频率10 kHz、中心波长532 nm、脉冲宽度15 ps脉冲激光辐射下的损伤特性。结果表明:VO2薄膜损伤几率与脉冲激光的单脉冲能量密度呈线性关系,重复辐射的激光脉冲对VO2薄膜造成的损伤具有积累效应,且重复辐射的激光脉冲次数越多损伤积累效果越明显。     

皮秒激光烧蚀Al膜的理论分析与实验验证

为研究Al膜受短脉冲激光作用时的能量传输过程,建立了一维半经典双温热传导模型。根据材料加工过程的熔化现象,对模型的相变区域进行有效设置。通过有限元法求解,得到晶格温度随时间分布的规律。根据自由电子气理论优化了模型,得到Al膜表面反射率和热吸收系数随时间的分布图。得到了激光辐照所产生热电场的分布规律,并分析了电子温度梯度对其影响。描绘出电子漂移运动速度的分布规律,证实激光作用产生的热电场是电子漂移运动的主导因素,发现最大漂移速度位置随时间的延长而加深。对激光作用后的晶格温度进行了区域性分析,定义了过热加热区,并得到激光烧蚀深度随时间的变化关系。实验结果表明,不同功率皮秒激光烧蚀Al膜的深度接近于理论计算结果。     

二极管侧泵浦单横模1kHz电光Q开关激光器

 本文介绍了二极管侧泵浦Nd:YAG板条1kHz重复频率Q开关激光器的研制,实验获得最大单脉冲能量0.712mJ,脉宽小于10ns的输出。对Nd:YAG板条进行了三种冷却方式的比较实验,实验证明DPL在高重复频率工作时,激光介质的热效应是影响高重复频率工作的激光器效率的重要因素。