C60介质反饱和吸收动力学

采用速率方程理论研究C₆₀分子实现反饱和吸收的动力学过程,以YAG倍频调Q脉冲激光照射C₆₀甲苯溶液,实验验证了理论模拟的正确性。还分析了分子各能级对反饱和吸收的贡献以及不同激光波长和脉宽对反饱和吸收的影响。 关键词：     

含时电离对分子动态双光子吸收截面的影响

通过采用时域有限差分法和预估矫正法数值求解麦克斯韦-布洛赫方程,研究了含时电离对分子材料4,4'-二甲氨基二苯乙烯的动态双光子吸收截面的影响.研究结果表明,对周期量级的飞秒脉冲,介质发生的主要是一步共振双光子吸收,入射光强较高时出现双光子吸收饱和现象,入射光强小于双光子吸收饱和光强时介质的双光子吸收截面随入射光强的增大线性减小.在不同的传播距离处,分子的双光子吸收截面有较大的差别,因此,在对不f川的实验条件下测得的双光子吸收截而数值进行比较时,需要考虑样晶厚度对实验结果的影响.在同一传播距离处,随光电离截面取值的增人介质的双光子吸收截面减小.利用匕秒脉冲测量分子的双光子吸收截面时,通过数值模拟,讨论了已有解析结果的适用条件.     

飞秒激光诱导水光学击穿阈值

为了研究飞秒激光诱导水光学击穿阈值随激光脉冲参数的变化关系,采用四阶RungeKutta方法对飞秒激光诱导水光学击穿的椭球体模型进行了不同脉宽(40～540fs)、波长(400～1200nm)和光斑尺寸(0～200μm)下的数值模拟。通过控制变量法得出阈值光强与这些激光脉冲参数的关系曲线图,据此定性分析了阈值光强与激光脉冲参数的变化特征趋势。应用光强与功率、能量、辐照曝光量和电场强度之间的关系,得到了它们随激光脉冲参数脉宽、波长和光斑尺寸的动态关系,这为进一步研究飞秒激光与水和含水介质的相互作用提供了理论依据。     

强非线性吸收下Z扫描衍射模型及实验研究

根据光的衍射理论,建立了非线性光学介质对高斯光束的开孔Z 扫描理论模型.数值计算表明,当相移比值Γ≤0.15,出射光功率随入射光功率的增加出现振荡衰减现象;当Γ>0.15,在输入光强低于某一个值时,输出随输入的增加而线性增加;当输入光强超过该值后,输出功率不再增加甚至趋于零.实验采用Nd∶YAG脉冲激光,在波长为532 nm,脉宽8 ns条件下,对含3.5%和7.0%碳纳米管的聚苯胺/碳纳米管复合体薄膜（PANI/MWCNT）的非线性吸收特性进行了研究.计算表明,该类化合物的激发态吸收截面积远大于其基态吸收截面积,具有很强的反饱和吸收.     

Cr~(4+): YAG被动调Q与激发态吸收饱和

运用速率方程计算了Ｃｒ４＋ＹＡＧ晶体的基态吸收、激发态吸收与入射脉冲的能量密度和强度的关系。在测量晶体透过率的实验中，发现Ｃｒ４＋ＹＡＧ晶体的激发态吸收趋于饱和。理论计算与实验数据拟合给出了包括基态吸收截面，激发态吸收截面和寿命等参数。在用Ｃｒ４＋ＹＡＧ对脉冲式ＮｄＹＡＧ激光器被动调Ｑ的实验中，得到脉宽５ｎｓ、能量９０ｍＪ的激光脉冲，并且发现这种调Ｑ与Ｃｒ４＋ＹＡＧ的激发态吸收饱和直接相关。     

饱和激发情况下的荧光关联谱测量

研究了激发光增强时其对荧光关联谱(FCS)测量的影响. 强激发光产生的饱和激发会改 变激光诱导荧光的空间分布函数,从而影响FCS的测量结果. 首先根据饱和吸收的物理模型,推导出强激发光情况下有效探测区域变化的定量公式,获得了FCS测量所得到的粒子数和扩散时间与饱和激发光强和激光光强的函数关系,并用于消除饱和吸收造成的系统误差.采用Monte-Carlo模拟方法和实验,对理论分析结果进行了验证. 这将有助于完善FCS分析方法的理论模型,为高激发光强度下的FCS探测提供依据. 关键词： 荧光关联谱 饱和激发 Monte-Carlo模拟     

罗丹明染料激发态吸收及非线性荧光效应研究

系统研究了罗丹明6G和罗丹明B的非线性吸收特性和荧光猝灭特性,结果表明它们在532nm的激光波长作用下,呈饱和吸收特性,在355nm的激光波长作用下呈现反饱和吸收特性,通过理论拟合得到了激发态吸收截面和能级寿命;并对荧光猝灭现象进行了解释,首次提出激发态吸收诱导荧光猝灭的理论.     

几种非线性吸收产生条件的理论分析

由速率方程着手,分析了单光子吸收过程的几种吸收类型的产生条件,发现饱和吸收、反饱和吸收相互转化的综合非线性吸收与饱和吸收、反饱和吸收产生条件不同,不只与吸收截面有关,还与入射光强有关,光强达到一定阈值,才能发生转化.材料的参数及入射光频率共同影响转化的光强阈值.     

N型四能级系统的原子吸收

研究了在较强光低饱和限制下相干光场与N型四能级原子相互作用系统中原子的吸收性质。借助于数值计算,讨论了较强光失谐、探针光强、激发能级向低能级衰减的分配系数对原子吸收的影响。结果表明,抽运场失谐使原子吸收发生横向变化,信号场失谐使原子吸收发生纵向变化;探针光强影响非线性吸收,并通过它影响原子吸收,当探针光强远小于抽运和信号光强时,原子吸收与线性吸收一致,均表现为电磁感应透明特征,当信号光强增大,非线性吸收产生了增益,原子吸收也由透明变为增益;激发能级同时向两个低能级衰减,当对应探针光的原子衰减通道的衰减分配系数趋近零时,原子吸收随该系数变化非常强烈,当该分配系数等于零时,其增益在探针场共振处趋于无穷大。     

啁啾脉冲参数对合成光束的远场光强的影响

光束合成是提高激光功率及光束质量的一种有效方法,啁啾脉冲高斯光束的各参数都会影响合成的效果。利用夫琅禾费衍射积分公式导出了两束啁啾脉冲高斯光束合成的远场光强的解析式,得知远场光强与啁啾参数、脉宽及谱宽等参数有关。对远场光强进行了数值模拟,结果表明:对甚多束光束合成而言,单元激光间的啁啾参数增大、脉宽差值减小或者谱宽差值增大,均有利于轴上光强的增大及远场光强分布集中于传输轴附近。     

萘酞菁铅化合物的光限幅特性研究

应用调Q倍频ns/ps Nd：YAG脉冲激光,在波长为532nm,脉冲宽度为8ns,重复频率为1Hz的条件下,研究了溶于二甲基亚砜(DMSO)中的萘酞菁铅溶液的反饱和吸收和光限幅特性。实验表明,萘酞菁铅具有良好的光限幅特性,它的有效激发态吸收截面与基态吸收截面的比值约为15．21,大于萘酞菁铜。研究结果表明,萘酞菁铅的光限幅特性优于C60,激发态吸收是其主要的光限幅机理。实验结果证实了重原子效应可以通过增强系际跃迁而使三重态的反饱和吸收增强,从而提高光限幅的能力。     

Nonresonant quantum electrodynamics processes in a pulsed laser field

This review contains theoretical study of nonresonant quantum electrodynamics processes of the first and second orders in the fine-structure constant in a pulsed laser field. The approximation is examined when the pulse width is considerably greater than the characteristic time of wave oscillations. It was demonstrated that for nonrelativistic particle energy the differential cross section of a process in a pulsed light fields may considerably difference from the corresponding cross section in an absence of a laser field. Results obtained may be experimentally verified by the scientific facilities at the SLAC National Accelerator Laboratory and FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research, Darmstadt, Germany) project.     

含时电离对飞秒脉冲激光在强双光子吸收介质中传播特性和光限幅行为的影响

以具有强双光子吸收特性的4,4′-二甲氨基二苯乙烯分子体系为研究对象,通过采用时域有限差分法和预估矫正法数值求解Maxwell-Bloch方程,模拟了飞秒脉冲在该分子介质中的传播过程,研究了含时电离对双光子吸收过程和光限幅行为的影响.研究结果表明,光电离使介质与光场的非线性相互作用减弱,同时自发辐射降低, 随着入射电场的增强,光电离对主脉冲演化有明显的影响.光电离使介质的光限幅失效行为减弱.随着光电离截面增加,光限幅的动力学窗口变宽,表明了光电离有利于增强介质的光限幅效应.在不同的传播距离处,脉冲传播呈现 关键词： 含时电离 双光子吸收 光限幅效应 超短脉冲激光     

Demonstration of the interaction between two stopped light pulses

This study reports the first experimental demonstration that two light pulses were made motionless and interacted with each other through a medium. The scheme with motionless light pulses maximizes the interaction time and can achieve a considerable efficiency even below single-photon level. To demonstrate the enhancement of optical nonlinear efficiency, the experiment in this study used the process of one optical pulse switched by another based on the effect of electromagnetically induced transparency. Moving light pulses activate switching at an energy per area of 2 photons per atomic absorption cross section as discussed in [Phys. Rev. Lett. 82, 4611 (1999)]. This study demonstrates that motionless light pulses can activate switching at 0.56 photons per atomic absorption cross section, and that the light level can be further reduced by increasing the optical density of the medium. The result of this work enters a new regime of low-light physics.     

高重复率电光调Q的高光束质量Nd∶YVO_4板条激光器

部分端面抽运混合腔板条激光器可以在紧凑的空间内实现大功率高光束质量的激光输出。利用这一技术并结合具有增益高、荧光寿命短等特点的Nd∶YVO4晶体 ,配合新型高重复率的电光Q开关 ,易于实现高频窄脉冲高光束质量的激光输出。在德国EdgeWaveGmbH进行了混合腔电光调Q激光器的合作研究中 ,实现了高重复率近衍射极限的输出 ;在以 5kHz的高重复率运转时 ,获得了单脉冲能量 7 2mJ ,脉宽 5 7ns,平均功率约 36W的脉冲 ;当重复率高达 5 0kHz时 ,输出的激光脉冲的参量是单脉冲能量 1.6mJ,脉宽 9 5ns,平均功率超过 80W。实验所测的光束质量因子M2 小于 2。     

The influence of stimulated temperature-dependent emission cross section on intracavity optical parametric oscillator

In this paper, the influence of temperature on the intracavity optical parametric oscillator(IOPO) is investigated by using the stimulated temperature-dependent emission cross section of laser crystal. The rate equations under plane wave approximation have been used for simulation of signal output pulse. Results show that the signal output pulse width is decreased by increasing the laser crystal temperature. Also, the signal output energy is increased by the increasing of the laser crystal temperature. The simulation results for IOPO based on Nd:YAG and Nd:YVO_4, show that the signal pulse energies are increased by 3.2 and 5.6 times respectively when the laser crystal temperature increased from 15℃ to 300℃. The presented model indicates that the temperature sensitivity of Nd:YVO_4-based IOPOs is more than that of Nd:YAG-based IOPOs which is expected from a physical point of view.     

Influences of diffusive reflection intensity and pulse shaping of ultrashort lasers on turbid media

The influences of the absorption μ_a, the scattering μ_s, and the anisotropy coefficient g on the optical properties of ultrashort pulse in turbid media has been simulated based on the diffusive approximation theory. The laser pulse intensity will be attenuated and the diffusive scattering pulse shape will be widened in the turbid media. Various medium parameters have different influences on the reflection of the laser pulse. The intensity loss of the diffusive reflection light is obtained when μ_a and μ_s are increased in turbid media. The pulse width of the diffusive reflection pulse is rapidly increased far away from the incident point and at the same time the pulse times that are delayed have been numerical simulated in the boundary conditions of semi-infinite homogenous media.     

激光脉冲对氢负离子在金属面附近光剥离的影响

利用闭合轨道理论和金属面附近氢负离子的双脉冲光剥离截面的计算公式,计算了氢负离子在金属面附近激光脉冲作用下的光剥离截面.计算结果表明:如果脉冲宽度远大于闭合轨道的回归周期时,它对光剥离截面的影响很小;当脉冲宽度小于闭合轨道的周期或者可以和闭合轨道的周期相比较时,光剥离截面的振荡幅度大大地减弱.光剥离截面除了与脉冲宽度有关外,还与双脉冲之间的时间延迟、相位差有关.对于某些相位差, 双脉冲光剥离截面的取值增大; 而对于另外一些相位差, 光剥离截面的取值减小.因此,可以利用脉冲激光来控制氢负离子在表面附近光剥离 关键词： 激光脉冲 光剥离截面 金属面 闭合轨道理论     

Cr4+∶YAG固体激光器效率的理论分析

对Cr4+∶YAG固体激光器的吸收效率、量子效率、储存效率和提取效率等本征效率进行了分析.Cr4+∶YAG晶体的吸收截面、发射截面、上能级寿命和激活离子浓度等对激光器的本征效率有很大的影响.提高Cr4+∶YAG晶体的光学品质和激活离子的掺杂浓度，优化泵浦源的运转波长和激光腔的设计都能显著改善Cr4+∶YAG固体激光器的本征效率.