利用啁啾脉冲频谱干涉技术研究高应变率载荷下铜膜的动态响应特性

啁啾脉冲频谱干涉测量技术具有高时间分辨的连续测量能力,属于一种单发超快诊断技术.本文利用25 fs的激光脉冲对厚度为502 nm的金属铜膜进行冲击加载,同时利用啁啾脉冲频谱干涉仪开展超快诊断,在单发次实验内测量获得了皮秒时间分辨的铜膜自由面启动过程,并由此得到自由面的启动时刻和速度剖面上升前沿宽度6.9 ps.根据冲击波关系式,冲击波在材料中引起的冲击压强和应变率分别为(57.1±8.8)GPa,8×109 s~(-1).     

SESAM实现Nd:YAG激光器被动锁模研究及皮秒脉冲测量

分析了1.06 μm半导体可饱和吸收镜(SESAM)结构及被动锁模基本原理,利用SESAM实现了脉冲式Nd:YAG激光器1.06μm激光的被动锁模,获得了稳定的皮秒激光脉冲序列输出,脉冲序列的能量为45mJ.实验上还研究了腔长对SESAM锁模效果的影响.提出一种基于迈克耳逊干涉仪的皮秒光脉冲测量方法--二次谐波自相关单次测量法,分析这种测量方法的原理并构建实验装置对SESAM被动锁模Nd:YAG激光器的皮秒激光脉冲进行测量,测得激光脉冲宽度为43.6 ps.二次谐波单次测量法具有精度较高,操作简单等优点.     

皮秒级时间分辨超快高能脉冲激光光谱

介绍了一种利用光电摄谱法和条纹管相结合测量ps级时间分辨超快高能脉冲激光光谱的方法。论述了条纹相机工作原理和平面衍射光栅的分光原理,分析指出利用介绍的装置,可以实现波长300 nm ～1 600 nm、脉宽＞2 ps超快高能脉冲激光的光谱测量。采用1 054 nm超快高能脉冲激光器,实验得到了条纹像,对条纹像进行数据处理后得到测量光谱曲线,通过能量标定后,得到了超快高能脉冲激光器实际光谱曲线,验证了ps级时间分辨超快高能脉冲激光光谱方法。讨论了系统中耦合透镜组对光谱测量和光纤色散角对条纹图像的影响,论述了ps级时间分辨超快高能脉冲激光光谱的作用。随着条纹管制造技术的飞速发展,该方法可用于fs级激光光谱的测量。     

Silex-I飞秒激光装置X射线探测系统时间特性北大核心CSCD

在Silex-Ⅰ飞秒激光装置上,利用32fs、800nm的激光辐照平面金靶,产生小于1ps的X射线脉冲,作为δ脉冲X射线源,研究XRD探测器的时间响应特性,并且探索X射线条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间的X射线标定方法。实验给出了XRD探测器的时间响应特性。解决了条纹相机和分幅相机触发晃动问题,给出了条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间的X射线标定方法,初步给出条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间。     

高功率线偏振皮秒脉冲簇Yb光纤激光器

以一个增益调制的分布式布喇格反射结构的半导体激光器为种子源,设计了一个高功率皮秒脉冲簇输出的线偏振掺镱光纤激光器.种子源输出脉冲宽度200ps,重复频率350MHz.在预放大中插入一个基于一级衍射透过的声光调制器实现了皮秒脉冲簇形式的激光输出,脉冲簇的重复频率在10~500kHz范围可调.皮秒脉冲簇激光通过一个基于大模场面积保偏Yb光纤的功率放大级,获得了高功率线偏振激光输出,平均功率83 W,偏振消光比优于15dB.当脉冲簇重复频率固定在100kHz,脉冲簇中同时存在350个子脉冲时,获得峰值功率12kW的皮秒激光输出.与传统连续脉冲输出的激光器相比,该系统能够实现脉冲簇的输出,有利于峰值功率的进一步提高,可应用于激光微加工领域.     

基于高速肖特基二极管的100 ps瞬态取样门设计与仿真

 皮秒级瞬态取样门主要应用于激光聚变实验和高能物理实验中，对单次高速脉冲进行实时取样。提出了一种新颖的基于肖特基二极管桥的平衡取样门，给出其模型和具体电路设计。电路仿真结果表明，对称的选通设计保证了选通脉宽为100 ps时，取样间隔也为100 ps，取样门带宽为4.4 GHz，可应用于多路超短激光脉冲取样。     

皮秒微脉冲电子束团诊断

介绍一种基于皮秒扫描相机的微脉冲电子束团诊断系统和实验方法。该系统具有很高的灵敏度、皮秒的时间分辨能力和机动灵活的特点,满足射频直线加速器和储存环上电子束团诊断的要求。在我国,我们首次利用该类系统测量了北京正负电子对撞机(BEPC)储存环中脉冲电子束团的波形和初步测量了北京自由电子激光装置射频直线加速器的微脉冲电子束团的时间分布。     

203W全光纤全保偏结构皮秒掺铥光纤激光器

利用光纤布拉格光栅作为光谱滤波器来控制锁模掺铥光纤激光器的光谱形状和脉冲宽度,以及结合纤芯抽运高掺杂双包层掺铥光纤技术,实现了2μm波段重复频率为611.5 MHz的皮秒脉冲激光输出.利用该高重复频率皮秒激光作为种子源,结合主振荡功率放大技术,研制出了百瓦量级全光纤全保偏结构皮秒脉冲掺铥光纤激光放大系统,得到了平均功率为203 W的线偏振皮秒脉冲激光输出,偏振消光比15 d B,激光脉冲宽度为15 ps,相应的激光峰值功率为22 k W.该结果为目前国际上2μm波段全光纤结构超短脉冲激光器所产生的最高平均输出功率,为下一步2—5μm波段高功率中红外激光的产生提供了可靠的抽运源.     

基于MOPA结构与高能量种子源的高功率皮秒掺铥光纤放大器

以单脉冲能量更高的孤子激光器为种子源,通过主振荡放大技术,获得了2 μm波段的高功率、皮秒脉冲激光器.该种子源是一个被动锁模的光纤激光器,通过优化、管理激光器谐振腔内的色散,获得了脉冲宽度为50 ps、重复频率为55.6 MHz、谱宽约为21 nm的高能量孤子脉冲输出.利用单模光纤在2μm波段的负啁啾色散特性,在进行功率放大之前将作为种子源的激光脉冲宽度展宽至600 ps.最后,经过两级放大之后,获得平均功率约23 W、脉宽为660 ps的激光输出.利用光栅对,对放大后的激光脉冲进行压缩,经测试压缩后的脉冲宽度约为0.9 ps.     

紫外超短脉冲激光的单次测量

 利用瞬态光栅衍射法研制了一台单次频率分辨光学开关激光参数测量仪,可以对脉宽范围在10 ps以内的紫外超短脉冲激光进行单次测量。利用该仪器对重复频率为10 Hz的放电泵浦和单次运行的电子束泵浦KrF准分子激光器的输出脉冲分别进行了单次测量,结果表明：对于放电泵浦,当系统工作在零啁啾附近时,脉冲波形和光谱分布较规则,相位分布起伏较小,当系统偏离零啁啾状态时,脉冲波形和光谱分布不再规则,并且相位分布为抛物线结构;对于单次运行的电子束泵浦,脉冲波形具有多峰结构,光谱具有复杂的调制,脉宽约为2 ps,带宽约为1.3 nm,相位分布为抛物线结构。     

利用皮秒脉冲激光驱动瞬态X射线激光

报道了利用皮秒激光驱动产生瞬态类镍银X射线激光的实验结果.采用一路脉冲宽度为数百皮秒的激光作为预脉冲，配合另一路皮秒激光作为主脉冲联合驱动平面靶，获得了一定强度的类镍银X射线激光输出，输出能量约为5—10nJ. 关键词： 瞬态X射线激光 长短脉冲联合驱动 皮秒脉冲激光     

Generation and detection of acoustic solitons in crystalline slabs by laser ultrasonics

Acoustic solitons have been recently observed in different systems (Si, Sapphire, MgO, alpha-quartz). Such acoustic waves could lead to sub-picosecond acoustic pulses. In this paper, we report on the formation of acoustic solitons in a GaAs crystalline slab. A short picosecond acoustic pulse is generated by absorption of a femtosecond laser pulse in an aluminum thin film deposited on one side of the slab. This strain pulse travels through the sample up to the opposite side where it is detected by a time delayed laser pulse reflected by an aluminum transducer. We use interferometric detection to measure independently the real and imaginary parts of the relative change in optical reflectivity induced by the acoustic pulse. We find that, at low temperature and with a laser pump pulse energy of 10 nJ, an acoustic soliton clearly separates from the acoustic pulse in GaAs slab. The soliton shape is compared with numerical simulations for different excitation conditions. From the very unique properties of solitons, we infer a soliton pulse duration of about 2.3 ps which corresponds to a spatial extent of only 12 nm.     

A simple jitter-free picosecond streak camera

Using a DC-biased room-temperature photoconductive switching element, a picosecond resolution optical streak camera is operated at sweep rates up to 7 ps/mm. Single-shot jitter is 2 ps with complete absence of short and long-term drift characteristic of all other sweep drivers. This high accuracy allows the streak camera to be used in a single-shot averaging mode which leads to a sub-picosecond absolute timing accuracy. When operated in this manner, the streak camera becomes a highly reliable and accurate device for measuring transient events on a time scale of single picoseconds. The simplicity of this method makes it highly attractive for many applications in laser fusion and picosecond chemistry and photophysics studies where reliable no-drift operation is highly desirable.     

软X射线皮秒分幅相机的增益压窄效应

 高速行波选通的X射线皮秒分幅相机的时间分辨率受皮秒选通脉冲的宽度和幅值的非线性关系直接影响。针对微通道板(MCP)行波选通皮秒分幅相机中的“增益压窄效应”,在高斯型皮秒选通电脉冲作用下,通过计算MCP分幅管的时间分辨率和对增益压窄效应的分析,得到MCP皮秒选通分幅管的增益压窄指数约为10.0,分幅管的时间分辨率约为选通脉冲脉宽的1/3.16。并在脉冲参数（250 ps,－1 100 V）和（220 ps,－900 V）下进行了分幅相机时间分辨率理论计算和实验测试,分别得到了理论时间分辨率为78.8 ps和67.6 ps,相机实验时间分辨率为76.4 ps 和66.5 ps的结果。     

Picosecond time resolved reflectivity of direct gap semiconductors

The relaxation of optically excited hot carrier distributions in GaAs and CdSe has been measured by time resolved reflectivity measurements with sub-picosecond optical pulses from a mode-locked cw dye laser. A characteristic transient in the reflectivity has been interpreted by an analysis of the perturbed optical dielectric function. Estimated energy loss rates are 0.4 eV/ps for electrons and holes having mean energies in the range of 1 to 2 eV for GaAs at room temperature.     

用于双光子激发荧光寿命显微成像的高重复频率皮秒扫描相机

建立了一台基于新研制的高重复频率皮秒扫描相机的双光子激发荧光寿命显微成像系统,重点介绍所研制的高重复频率皮秒扫描相机。为了在高时间分辨力的同时扩大时间测量范围,实现大面积两维空间高时间分辨取样测量,从而提高采样速率和更有效地发挥扫描相机的作用,设计和研制了一种大面积、高时间分辨力扫描变像管和一种重复频率高达1MHz的斜坡电压扫描电路。基于上述关键部件所研制的扫描相机具有重复频率高、扫描速度可调、时间分辨力高、工作面积大、非线性低、触发晃动小等优点。用钛宝石飞秒激光器作为激光脉冲源,通过脉冲提取器将76MHz的高重复频率降低为1MHz,采用可调延时器和标准具对扫描相机的时间分辨力、扫描速度和非线性进行标定。该系统的时间分辨力达到6.5ps,非线性为2.60%,可测量的时间范围从十几皮秒到几十纳秒。测量了若丹明6G和香豆素314两种标准荧光染料的荧光寿命,取得了与参考文献一致的实验结果。     

快响应化学气相沉积金刚石软X射线探测器的研制

利用高品质化学气相沉积(CVD)金刚石,采用微带线结构研制了CVD金刚石软X射线探测器。利用脉宽为10 ps的激光器进行了探测器响应时间的测量,获得半宽度为115 ps的信号,经过计算得到CVD金刚石探测器的上升时间为49 ps。在激光原型装置实验中,通过与软X射线能谱仪测量结果的相互比对,证实所研制的CVD金刚石探测器是一种响应时间快、信噪比高、性能可靠的软X射线探测器。     

汤姆逊硬X射线源中锁模脉冲激光稳频方法

 汤姆逊硬X射线源中，光阴极微波电子枪要求触发激光脉冲与腔中微波场相位的精确时间同步。理论分析了锁模脉冲激光器相位噪声，探讨了对激光脉冲相位探测和控制的方法，并通过实验构建了激光相位抖动测量系统和锁相环稳频回路，用基频鉴相信号驱动压电陶瓷晶体改变谐振腔长，实现了从开环3.42 ps到闭环1.46 ps的均方根相位抖动的测量和控制。     

全光固体条纹相机的理论及其静态实验研究

全光固体条纹相机采用空间调制抽运光激发平板波导光偏转器,通过精确控制抽运光和信号光之间的时间延迟,实现对入射到波导芯层信号光的偏转扫描.它能有效解决传统变像管条纹相机因空间电荷效应造成的动态范围降低以及光电阴极材料在红外波段探测受限等问题,且结构简单,系统稳定性高,理论时间分辨率可达皮秒甚至亚皮秒量级.本文围绕全光固体条纹相机的核心部件—–AlxGa1-xAs/GaAs/AlxGa1-xAs平板波导光偏转器,研究了在带填充效应、带隙收缩效应以及自由载流子吸收效应作用下GaAs折射率的变化情况;在GaAs折射率变化达到0.01量级,信号光束斑大小和波导宽度之比p=0.5时,得到系统的理论时间分辨率为2 ps;按照静态实验条件求得的理论空间分辨率为17 lp/mm,实验结果显示其值为9 lp/mm.     

双短脉冲驱动的瞬态电子碰撞激发类镍银13.9 nm X光激光

 研究了两个皮秒短脉冲驱动的瞬态电子碰撞激发类镍银13.9 nm X光激光,考察了脉宽分别为1,2,3 ps驱动的情况,分别给出了输出X光激光的角分布特性。模拟表明,(330 ps, 1 ps, 1 ps)驱动条件下,第二短脉冲延迟约500 ps,可以充分利用临界面附近的高增益。通过与相同长脉冲条件下单短脉冲驱动的结果相比较,分析了第一个短脉冲的作用及双脉冲驱动的优点。