光学极化度测量仪的研制及弱光Stokes参数的测量

极化电子束在物理学及其相关领域应用十分广泛,要深入研究这些应用必须对电子束的极化度进行精确测量,通常测量电子束极化度的仪器有两种：Mott极化度测量仪和光学极化度测量仪。因光学极化度测量仪与Mott极化度测量仪相比有许多优点而倍受关注。文章首先阐述了光学极化度测量仪的理论基础和实验原理,然后介绍了所研制光学极化度测量仪的设计方案和物理结构,最后给出了用该光学极化度测量仪测量弱光的Stokes参数的结果。     

长程电子关联对有限长聚乙炔链中极化子态的影响

本文采用扩展Hubbard模型, 加上长程关联哈密顿量,在自然边界条件下用自洽场方法研究了有限长反式聚乙炔链中极化子的问题。计算了长程电子关联对极化子的影响并计算了极化子的长程关联能。计算发现长程电子关联使极化子的位形变宽变浅(局域性减弱),在极化子区域,长程电子关联能比平均长程电子关联能要大。当链长增加到100格点以上时,电子极化子和空穴极化子的平均关联能趋于-0.1663eV,而在极化子区域,电子极化子和空穴极化子的平均关联能趋于-0.1868eV。     

光纤热极化过程的实时测试研究

通过热极化可以使中心对称的熔石英光纤中产生二阶非线性效应和线性电光效应。为了解各热极化过程参量对热极化产生的线性电光效应的影响,利用全保偏光纤马赫一曾德尔干涉仪构造了一套光纤热极化的实时线性电光效应测试系统,并利用其进行了光纤热极化全过程的监控测试。在线测试了热极化过程的一些参量,例如极化电压、极化时间、以及极化温度等对热极化光纤中产生的线性电光效应的影响。实时测试研究表明,在光纤中施加尽可能高的极化电场将可能在光纤中产生较高的线性电光效应。对侧边抛磨光纤结构的热极化器件,考虑到器件的抗强电场击穿能力,可选用3．o～4．0kV左右的极化直流电压。当施加3．0kV左右的极化电压时,热极化优化时间约为16min,最佳热极化加热温度约为190℃。     

掺杂型聚合物的电晕极化特性及其机理研究

实验研究了聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)掺杂生色团分散红DR19的电光聚合物的电晕极化特性.结合吸收光谱法和显微镜形貌分析了极化电压、极化温度以及极化时间对极化效果的影响.理论和实验分析得出极化电压增大可以增大聚合物内部极化电场,但电压过大会引起薄膜击穿而降低极化效果;而极化温度升高可以增大分子取向力,但在聚合物玻璃化温度以上会导致相分离;极化时生色团分子的取向随时间增大并逐渐达到动态平衡.实验结果表明:表征极化效果的序参数随极化电压的增大而先增大后减小,随极化温度的升高而先增大后减小,随极化时间的增长先增大后趋于稳定.     

极化激元(polaritons)与拉曼散射

在给出介质中的光（电磁）波与极化波混合作用而得出的极化激元方程。极化激元色散方程之后又讨论了相应的物理意义及相关的物理问题；获得极化激元的实验方法。接着还介绍和讨论了极化激元的拉曼散射。     

基态非简并聚合物中的极化子和双极化子的动力学(Ⅰ)--弱电场下研究

文中模拟了在基态非简并聚合物中的极化子和双极化子在弱电场中的运动,研究了在不同简并参数的系统中极化子和双极化子的动力学稳定性,发现在同一个系统中,双极化子比极化子的运动速度慢,晶格振荡小; 在简并参数大的系统中,极化子和双极化子的运动速度都变慢.极化子和双极化子在弱电场下都存在饱和速度,达到饱和速度后, 电场的能量发生了转换.     

电场对高分子中极化子激子的影响

介绍了近年来有关外电场对高分子中极化子激子影响的研究工作。它们包括 :研究方法 ,外电场注入的或光激发引起的电子和空穴会在高分子中形成极化子激子 ,弱或中等强度电场使极化子激子极化 ,强电场解离极化子激子 ,发现高分子中极化子双激子具有反向极化新性质 ,探讨反向极化这个新的物理现象的物理起因、意义及可能的应用。     

电场对高分子中极化子激子的影响

介绍了近年来有关外电场对高分子中极化子激子影响的研究工作。它们包括：研究方法,外电场注入的或光激发引起的电子和穴穴会在高分子中形成极化子激子,弱或中等强度电场使极化子激子极化,强电场解离极化子激子,发现高分子中极化子双激子具有反向极化新性质,探讨反向极化这个新的物理现象的物理起因、意义及可能的应用。     

极化子比率变化对自旋注入有机半导体性质的影响

从自旋扩散方程和欧姆定律出发研究了铁磁层到有机半导体的自旋注入,得到了系统的电流自旋极化率。有机半导体中的载流子为自旋极化子和不带自旋的双极化子,极化子比率在有机半导体内随输运距离变化。通过计算发现匹配的铁磁和有机半导体电导率有利于自旋注入;通过调节界面电阻自旋相关性,电流自旋极化率可获得很大程度提高;极化子比率衰减速率对有机半导体电流自旋极化率具有非常重要的影响。     

极化激元(polaritons)与拉曼散射

在给出介质中的光 (电磁 )波与极化波混合作用而得出的极化激元方程、极化激元色散方程之后又讨论了相应的物理意义及相关的物理问题 ;获得极化激元的实验方法 ,接着还介绍和讨论了极化激元的拉曼散射。     

化学刻蚀过程中熔石英表面沉积物的形成及其对激光损伤的影响

化学刻蚀是提升熔石英光学元件抗激光损伤性能的重要后处理技术之一,但刻蚀后熔石英表面附着的沉积物对其表面质量、透射性能和抗激光损伤性能有很大影响。使用光学显微镜和原子力显微镜表征了化学刻蚀后附着于熔石英表面的沉积物的微观形貌,并分析了其形成机理;X射线能谱分析表明化学刻蚀后熔石英表面沉积物主要由Fe,Ni,Al等元素的金属盐组成。损伤阈值测试结果表明熔石英表面高密度沉积物区域的损伤阈值明显低于非沉积物区域,沉积物对熔石英光学元件的抗激光损伤性能产生严重影响,它们是诱导熔石英激光损伤的前驱体。     

酸蚀与紫外激光预处理结合提高熔石英损伤阈值

采用HF酸刻蚀和紫外激光预处理相结合的方式提升熔石英元件的负载能力,用质量分数为1%的HF缓冲溶液对熔石英刻蚀1~100 min,综合透过率、粗糙度和损伤阈值测试结果,发现刻蚀时间为10min的熔石英抗损伤能力最佳。采用355 nm紫外激光对HF酸刻蚀10 min的熔石英进行预处理,结果表明:紫外预处理能量密度在熔石英零损伤阈值的60%以下时,激光损伤阈值单调递增;能量到达80%时,阈值反而低于原始样片的损伤阈值。适当地控制酸蚀时间和紫外激光预处理参数能有效提高熔石英的抗损伤能力。     

Subsurface defect characterization and laser-induced damage performance of fused silica optics polished with colloidal silica and ceria

This paper mainly focuses on the influence of colloidal silica polishing on the damage performance of fused silica optics. In this paper, nanometer sized colloidal silica and micron sized ceria are used to polish fused silica optics. The colloidal silica polished samples and ceria polished samples exhibit that the root-mean-squared(RMS) average surface roughness values are 0.7 nm and 1.0 nm, respectively. The subsurface defects and damage performance of the polished optics are analyzed and discussed. It is revealed that colloidal silica polishing will introduce much fewer absorptive contaminant elements and subsurface damages especially no trailing indentation fracture. The 355-nm laser damage test reveals that each of the fused silica samples polished with colloidal silica has a much higher damage threshold and lower damage density than ceria polished samples. Colloidal silica polishing is potential in manufacturing high power laser optics.     

超声波辅助酸蚀提高熔石英损伤阈值

为了提高熔石英元件表面抗激光损伤阈值,利用超声波辅助HF酸研究平滑光学元件表面缺陷形貌和去除刻蚀后残留物效果,通过扫描电子显微镜电镜和原子力显微镜记录表面形貌结构,以及单脉冲激光辐照测试抗损伤阈值确定实验参数。研究表明,超声波场的引入能催化HF酸的刻蚀速率、提高钝化效果并且更易剥离嵌入的亚μm级杂质粒子。经过实验测试,获得了熔石英类元件相匹配的超声辅助HF酸刻蚀实验参数,研究结果对应用超声波辅助HF酸研究熔石英表面抗激光损伤有重要意义。     

Correlation of polishing-induced shallow subsurface damages with laser-induced gray haze damages in fused silica optics

Laser-induced damage in fused silica optics greatly restricts the performances of laser facilities. Gray haze damage,which is always initiated on ceria polished optics, is one of the most important damage morphologies in fused silica optics.In this paper, the laser-induced gray haze damages of four fused silica samples polished with CeO_2, Al_2O_3, ZrO_2, and colloidal silica slurries are investigated. Four samples all present gray haze damages with much different damage densities.Then, the polishing-induced contaminant and subsurface damages in four samples are analyzed. The results reveal that the gray haze damages could be initiated on the samples without Ce contaminant and are inclined to show a tight correlation with the shallow subsurface damages.     

1064 nm和532 nm纳秒激光同时辐照熔石英损伤规律的研究

利用Nd: YAG激光器研究基频(1064 nm)与倍频(532 nm)单独辐照和同时辐照下熔石英的损伤规律,对损伤几率进行了测试,获得损伤几率曲线与典型损伤形貌。研究结果表明:双波长同时辐照下的初始损伤阈值总是小于单波长辐照下的初始损伤阈值;基频光中加入定量倍频光后,熔石英对基频光的吸收效率提高;并且双波长同时辐照下,熔石英损伤密度增大;原因主要是熔石英表面缺陷对不同波长吸收机制的差异。     

Optical characterization and laser damage of fused silica optics after ion beam sputtering

The sputtering process of fused silica bombarded by Ar ion beam is simulated with the SRIM software. The effects of ion beam energy and incident angle on sputtering yield and surface damage are computed. Since ion beam sputtering will result in defects in fused silica, such as E′ color centers and other lattice defects and probably Argon bubbles, the optimized sputtering energy is selected below 1 keV so that the projected range of Ar ions is less than 10 Å. The experimental results show that the scratches in subsurface of fused silica can be smoothed obviously and better surface can be obtained as the optimized parameters are used for ion beam sputtering. The laser induced damage threshold of fused silica increases by about 18% after ion beam sputtering.     

静/动态刻蚀对熔石英表面质量和激光损伤的影响

为了研究静/动态刻蚀过程中熔石英表面质量和抗激光损伤性能的演变规律,优化化学刻蚀工艺,使用HF酸缓冲液对熔石英分别进行了不同时间的静/动态刻蚀处理。实验表明,由于兆声场辅助搅拌作用,熔石英动态刻蚀的刻蚀速率快于静态刻蚀。动态刻蚀后熔石英表面均方根(RMS)粗糙度和反射面形分别为 < 1 nm和0.46λ,其3倍频透射率先小幅增加后保持稳定,相比初始表面增加约0.1%。而静态刻蚀使得表面RMS粗糙度和反射面形分别增加至~5 nm和0.82λ,其3倍频透射率先基本不变后下降,相比初始表面下降约0.4%。二者损伤阈值呈现明显不同变化规律:静态刻蚀使熔石英损伤阈值先小幅增加约30%后逐渐降低,动态刻蚀使熔石英损伤阈值增加近一倍后保持相对稳定。结果表明,动态刻蚀后熔石英光学元件性能明显优于静态刻蚀。     

Mechanical losses associated with the technique of hydroxide-catalysis bonding of fused silica

This paper describes the results of investigations into the mechanical losses associated with the technique of hydroxide-catalysis bonding of fused silica and fused silica. Our measurements suggest that this technique will be excellent for use in constructing the all fused silica suspensions planned for the GEO 600 gravitational wave detector.     

Ultra-fast diagnosis of shock waves and plasma at front and rear surfaces in the bulk of fused silica induced by an Nd:YAG pulse laser

We investigate the dynamic processes of the Nd:YAG pulse laser ablation of fused silica by ultrafast timeresolved optical diagnosis with a nanosecond time resolution. The evolution process of plasma expansion in air and shock waves propagation in the bulk are both obtained with spatial and temporal resolutions.Laser-induced damage in the bulk of fused silica with filaments and shock waves are observed. Thermoelastic wave,mechanical wave,and shock wave dependence on the laser fluence and intensity of the plasma are analyzed. The shock pressure P and temperature T calculated through the measured shock velocity D and the Hugoniot data of fused silica are measured.