分光技术在自由电子激光结合里德堡态氢原子飞行时间谱装置中的应用（英文）

木文描述了一种应用于自由电子激光结合高里德堡态氢原子飞行时间谱装置中的分光方法,以及该方法应用于小分子(如H_2S)光解动力学研究中的必要性.拉曼-α辐射(121.6 nm),用作H原子产物探测的激光,是在Kr/Ar气介质中利用四波混频产生的.利用透镜对不同波长的光有不同的折射率,四波混频后的混合光在经过一片离轴的氟化锂透镜后,121.6 nm的激光将会与212.6和84.5 nm在空间上分开.在激光到达反应中心前利用挡板挡住212.6和845 nm的激光,只让121.6 nm的光经过反应中心,从而消除212.6 nm激光产生的背景信号对实验的干扰.结合自由电子激光,成功地研究了H_2S在122.95 nm波长下的光解动力学,采集到了产物时间飞行谱.本文展示了转换得到的产物总平动能谱,解离机理与121.6 nm波长下的结果相似.实验结果显示,该方法成功地解决了分子在VUV波段进行光解动力学研究的难题,消除了这些分子在紫外光波段因为强烈吸收而产生的背景信号.     

小尺寸VmOn+团簇的激光光解和密度泛函计算

通过激光溅射法产生了V₂O_n⁺ (n=1, 2), V₃O_n⁺ (n=1, 2, 3)和V₄O₃⁺等缺氧的钒氧团簇,并采用532和266 nm波长的激光对它们进行了光解研究. 利用密度泛函理论计算与激光光解实验相结合确定了这些团簇的几何结构和可能的光解通道. 激光光解实验表明V相似文献   

CS分子在207 nm的光解动力学研究：S(1D2)+CO(X1Σ+)产物通道

利用直流时间切片离子成像技术对OCS分子在紫外波段207 nm的光解产物S(¹D₂)进行了偏振实验研究. 通过在两种不同的共振增强多光子电离中间态，¹F₃和¹P₁, 以及四种不同的泵浦-探测激光偏振几何构型下探测了光碎片S(¹D₂)的角动量极化特性. 使用分子坐标系极化模型和实验室坐标系各向异性模型提取和分析出对应产物CO(X¹Σ⁺)的角分布.观测到的总平动能释放谱表明解离过程存在三种解离通道，分别对应于低、中、高平动能解离通道. 低、中平动能通道的来源与光解波长在较长波长下得到的双峰分布来源一致. 高平动能通道是一种新的解离通道，它来自于单重排斥态A(2¹A'')的直接解离.     

225∽260 nm波段溴化氰光解动力学系统性研究

本文报道了在自行搭建的时间切片离子速度成像装置上进行的225∽260 nm波段内溴化氰光解动力学的研究. 在该波段内选取了若干溴原子(²P_3/2或²P_1/2)的共振线对产物溴原子的共振电离并采集其切片影像,得到了光解产物的总平动能谱,进而获得了产物氰基的振转态布居等信息. 本文发现了在Br^*通道,产物氰基的内能激发比Br通道低;Br和Br^*通道产物氰基振动的最高布居分别为v=0和1. 另外,还发现对于Br通道,溴化氰分子在长波处与短波处解离时,氰基产物的振转激发差异很大,这揭示了其显著不同的光解动力学.     

Eu:Fe:LiNbO3晶体非简并四波混频的研究

用波长为623.8nm的He-Ne激光作信号光和一束泵浦光,用波长为488.0nm的Ar⁺激光作另一束泵浦光,在Eu:Fe:LiNbO₃晶体中实现了非简并四波混频,获得了波长为488.0nm的变频相位共轭光,同时还产生了波长为632.8nm的同频相位共扼光。本文对上述实验结果进行了定性分析。     

紫外光解动力学DNCO+hv→D+NCO: 两个竞争解离通道

本文利用D原子里德堡态时间飞行谱研究了DNCO分子在波长200∽235 nm范围的光解动力学. 实验测量了产物的平动能分布和空间角分布. 在210∽235 nm光解离下,观测到接近统计分布和各向同性的产物,该产物有可能来自从S₁势能面内转换到S₀势能面,然后在S₀势能面上解离. 在更短的解离波长下,除了统计分布的产物,另外一种分布的产物出现在高平动能的地方,具有很高的各向异性,该产物来自从S₁势能面上的直接解离. 相比较HNCO的解离结果,DNCO直接解离通道出现在更高的激发能量. 通过对NCO产物内能态的归属,发现NCO产物主要是弯曲振动激发和适当的伸缩振动激}.     

OCS分子在128 nm附近的光解动力学研究：S(3PJ=2,1,0)、S(1D2)以及S(1S0)产物通道

本文利用时间切片离子成像技术对OCS分子进行了真空紫外波段的光解动力学研究. 在四个光解光波长(从129.32到126.08 nm)下测量了硫原子解离产物S(³P_J=2,1,0)、S(¹D₂)、S(¹S₀)的速度影像，并从中清晰地发现了四个主要的解离产物通道：S(³P_J=2,1,0)+CO(X¹Σ⁺)，S(³P_J=2,1,0)+CO(A³π)，S(¹D₂)+CO(X¹Σ⁺)和S(¹S₀)+CO(X¹Σ⁺). 在实验影像中，产物CO分子的部分振动态结构能够得到分辨. 实验还获取解离产物总平动能谱，产物分支比和角分布. 对实验结果进行分析显示除绝热解离通道S(³P_J=2,1,0)+CO(A³π)之外，在其他三个产物通道中非绝热效应都起到非常重要的作用.     

OCS经由F 31Π里德堡态生成CO(X1Σ+)+S(1D2)产物的波长相关性光解离

本文利用时间切片离子速度成像技术在134∽140 nm波段研究了OCS分子经由F 3¹Π里德堡态的真空紫外光解离动力学. 在选取的5个分别对应OCS(F 3¹Π, v₁=0∽4)的伸缩振动激发的光解波长，实验测得了来自CO(X¹Σ⁺)+S(¹D₂)产物通道的SS(¹D₂))实验影像，并获得了总平动能谱和CO(X¹Σ⁺, v)共生产物的振动布居及角分布. 结果分析表明OCS分子解离生成CO(X¹Σ⁺)+S(¹D₂)产物的过程经历了上态F 3¹Π 与C_?v和C_s构型的下电子态间非绝热耦合过程. 实验结果显示了很强的波长相关性：OCS (F 3¹Π, v₁)的较低转动激发态(v₁=0∽2)和较高转动激发态(v₁=3, 4)的CO(X¹Σ⁺)产物的振动布居和角分布具有显著差异，表明该解离过程中具有不同的解离机理. 本结果提供了振动耦合可能对真空紫外光解离动力学产生关键作用的相关证据.     

OCS分子在里德堡F态的真空紫外光解动力学：S(3PJ=2,1,0)产物通道

本文利用可调谐真空紫外光源和时间切片离子速度成像技术研究了OCS分子的真空紫外光解动力学. 在对应OCS里德堡F态的五个光解波长下(133.26 nm∽139.96 nm)实验采集了S(³P_J=2,1,0)产物的离子影像,从中发现了两个解离通道：S(³P_J=2,1,0)+CO(X¹Σ⁺)和S(³P_J=2,1,0)+CO(A³π),其中前者为主要通道. 离子影像中CO产物的振动结构可部分分辨. 从离子影像中提取出了S(³P_J=2,1,0)+CO(X¹Σ⁺)通道的产物总平动能分布、各向异性参数和CO振动态分支比等信息. 发现了对应OCS在F态的几个低振动态下光解的产物各向异性参数取负值,而对应F态的几个高振动态下光解产物的各向异性参数为正值. 另外,同一光解波长下三种S产物S(³P₂)、S(³P₁)和S(³P₀)的各向异性参数也不相同. 经分析,这些现象可能来源于激发区域的其它不同对称性的电子态的贡献,从而导致解离过程中同时存在平行解离和垂直解离. 本工作有利于进一步理解OCS真空紫外光解中的非绝热耦合作用.     

超高碰撞能23.84 kJ/mol下反应F+D2→DF+D的交叉分子束研究

本文搭建了一套新的实验设备,首次将氢原子里德堡态标记的飞行时间谱技术与激光爆破束源技术相结合,进行超高碰撞能下化学反应的动力学研究. 初步进行了F+D₂→DF+D在超高碰撞能23.84 kJ/mol下的实验研究. 在研究中应用了两种类型束源：一类是通过激光爆破过程产生的高能F原子束源,另一类是通过液氮冷却脉冲阀而产生的D₂束源. 实验中探测了反应产物振动态分辨的微分散射截面. 结果显示,大部分反应产物DF主要呈现侧向和后向散射分布,而产物DF(v''=4)则主要分布在前向. 对前向散射产物DF(v''=4)的动力学来源进行了讨论.     

Laser Wakefield Acceleration Using Mid-Infrared Laser Pulses

We study a laser wakefield acceleration driven by mid-infrared(mid-IR) laser pulses through two-dimensional particle-in-cell simulations.Since a mid-IR laser pulse can deliver a larger ponderomotive force as compared with the usual 0.8 μm wavelength laser pulse,it is found that electron self-injection into the wake wave occurs at an earlier time,the plasma density threshold for injection becomes lower,and the electron beam charge is substantially enhanced.Meanwhile,our study also shows that quasimonoenergetic electron beams with a narrow energy-spread can be generated by using mid-IR laser pulses.Such a mid-IR laser pulse can provide a feasible method for obtaining a high quality and high charge electron beam.Therefore,the current efforts on constructing mid-IR terawatt laser systems can greatly benefit the laser wakefield acceleration research.     

激光器驱动和激光器之间的高速连接

光纤接入网以其高速度,大容量、低功耗等优点,成为接入网的重要发展方向,低成本的高速光发射机成为光纤接入的一个关键.相对于外调制激光器.直接调制激光器因为调制简单、成本低,成为光发射机的首选方案.激光器和激光器驱动之间高速的连接,是实现直接调制光发射机的关键技术之一.理论分析了激光器驱动器输出的偏置电流和调制电流之间的关系,得出了实现偏置电流和调制电流稳定的条件.分析了激光器和激光器驱动之间高速连接存在的问题,选择电容耦合的方式,利用高速印刷线路板(PCB)布线技术,实现了 2.5 Gb/s的直接调制激光器的研制.     

半导体激光器抽运新型高效、调谐Yb∶LYSO激光器

报道了以掺Yb介质硅酸镥钇晶体为增益介质的激光行为。在自由运转的条件下,在1086 nm的中心波长处用2.5%的输出耦合镜得到7.8 W的连续激光输出,相应的斜效率为64%。利用SF14棱镜作为腔内调谐元件,激光输出的调谐范围为1014~1091 nm。     

瓦级激光二极管端面抽运351nm紫外激光器

研制了输出功率达瓦级的351 nm准连续紫外激光器。激光器采用激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YLF晶体和声光调Q技术,实现了1 053 nm准连续基波振荡。在结构简单的V型腔中,两块Li B3O5(LBO)晶体对基频光进行二倍频和三倍频,获得了高功率351 nm准连续紫外激光输出。在LD抽运功率为14 W、声光调Q激光器的调制频率为1 k Hz的工作条件下,得到351 nm紫外激光平均输出功率为1.12 W、脉冲宽度为34 ns、单脉冲能量为1.12 m J、峰值功率达32.94 k W。LD抽运光到351 nm紫外激光的光-光转换效率达到8%,电光效率为3.4%,光束质量良好。     

单个激光二极管对称侧向抽运的固体激光器

采用一种半导体激光器侧向抽运的固体激光器新结构，可将一个半导体激光器的输出光分成四部分，从四面对称耦合到激光棒中，从而实现比较均匀的抽运。模拟计算了这种对称抽运结构中激光棒对侧面抽运光的吸收过程，得到了激光棒介质的吸收系数和直径等参量对激光棒内抽运光能量分布均匀性和能量吸收率的影响规律，并在此基础上对相关参量进行了优化。这种方案结构简单紧凑，很容易获得高光束质量的高功率固体激光输出。采用这种抽运结构制成了新颖的激光头，初步实验结果良好，表明该结构确实可行。     

激光二极管泵浦Nd：FAP激光器

报道激光二极管泵浦的掺钕氟磷酸钙固体激光器，该器件在重复频率为１００Ｈｚ的准连续状态下运行，当耦合输出透过率为８％时，得到３１％的斜效率，比较了ＦＡＰ和ＹＡＧ这两种介质的激光器的性能，理论分析得出的两者的阈值泵浦功率的相对值与实验结果相一致，并证实ＦＡＰ是一种有前途的适合激光二极管泵浦的激光介质。     

激光处理对光学薄膜和激光玻璃损伤的影响

用准分子激光和ＣＯ２激光分别对光学薄膜和掺钕磷酸盐激光玻璃进行激光预辐照处理，研究激光预辐照射对损伤阈值的影响，并对相关的机理作了分析。     

千瓦级半导体抽运的固体热容板条激光器

报道了千瓦级激光二极管面阵抽运固体热容激光器的理论与实验研究,分别采用Nd∶YAG单板条和双板条串接的热容激光器,利用热容激光器的理论计算模型计算了在一定的工作时间内激光输出特性,并进行了实验验证。实验中采用的晶体尺寸均为59mm×40mm×4.5mm,对单板条进行抽运时平均功率大约为5.6kW,双板条串接时为11.2kW,重复频率为1kHz,占空比为20%。实验中观察了1s的工作时间内脉冲能量输出的波动情况,单板条时单脉冲能量输出最大为1.3J,在1 s后单脉冲能量输出下降到开始的70%左右,而双板条串接时单脉冲能量输出最大为2.06J,在1s后单脉冲能量输出下降到开始的50%左右,对单块晶体采用通水冷却的准热容热管理模式能有效地降低其热效应。     

基于4 kW YAG激光器的激光拼焊焊接工艺

分析了激光拼焊工艺特征,重点研究了在大功率固体激光器条件下,激光拼焊焊接工艺中激光功率、焊接速度和离焦量等因素变化对焊接质量的影响,得出了变化规律曲线。并系统全面地研究了目前汽车常用板材全厚度系列激光拼焊工艺,采用叠代寻优的方法获得到了适用于全自动激光拼焊生产线的优化工艺规范。     

角锥棱镜腔激光二极管抽运被动调Q激光器

为了提高传导冷却条件下激光二极管(LD)侧向抽运被动调Q激光器的光束质量和输出稳定性,采用了两组半圆柱面激光二极管阵列侧向交错抽运两根串接的激光棒,实现了均匀抽运和散热。通过实验分析了横模结构对被动调Q稳定性的影响,设计了角锥棱镜-高斯输出镜非稳腔,在显著提高器件光束质量的同时,明显改善了被动调Q的稳定性,并保证了谐振腔的机械稳定性。在此基础上研制了一台重复频率20 Hz、单脉冲能量64 mJ、脉冲宽度7 ns、稳定性优于±5%、光束发散角0.6 mrad、光-光效率9.1%,且光轴指向稳定的工程实用器件。