飞秒激光脉冲整形技术及其应用

通过频域上控制飞秒激光脉冲幅度、相位和偏振在时域上可以获得几乎任意形状的飞秒激光脉冲,这种飞秒激光脉冲整形技术可为研究光与原子分子非线性相互作用提供一种全新实验技术手段.本文介绍飞秒激光脉冲整形发展历史、技术方法、控制方式及其相关应用,并展望飞秒激光脉冲整形技术未来的发展方向.     

飞秒物理、飞秒化学和飞秒生物学

飞秒激光技术因其极高的时间分辨特性而被广泛应用于研究多种材料的超快过程,文章从几个侧面就飞秒技术在物理学,化学及生物学等方面的应用作了介绍,在飞秒物理方面,介绍了飞秒技术在研究半导体量子阱材料,纳米材料的性质及高次谐波产生等方面的研究进展,飞秒化学则主要介绍了飞秒技术在研究光化学反应,光解离过程、键的断裂及结合以及相关的动力学过程的应用;在生物方面,则介绍利用飞秒技术研究光合作用中的能量传递过程,视觉系统中的光致异构化过程以及DNA中的电荷传递及质子传递等过程的研究现状。     

飞秒激光相干场诱导材料功能微结构

飞秒激光在整个脉冲宽度内具有极好的相干性，因而当从同一光束分出的两束或两束以上的光束时间与空间上实现相互叠加时将会形成强度周期性调制的电磁场．这种周期调制的电磁场与材料产生相互作用，能诱导出相应的周期微结构．最近通过两束或两束以上飞秒激光干涉诱导功能微结构得到了广泛研究．文章综合了国内外飞秒激光研究小组在干涉诱导微结构方面的一些最新成果以及作者在这方面开展的工作，对飞秒激光干涉技术的原理及其在诱导微结构方面的应用进行了介绍．     

飞秒激光与超快现象(Ⅰ)

文章第Ⅰ部分介绍飞秒激光的发展过程和应用概况，讨论了飞秒脉冲产生和测量的基本原理，以及近年来在物理和技术上的新进展．特别介绍了在飞秒激光器全固体化、小型化、高效化方面的进步．有关飞秒激光技术在超快现象研究中的应用将在第Ⅱ部分介绍．     

飞秒相干态相位差分光谱学

 理论上证明了测量脉冲对激发的相干态布居等价于测量单脉冲激发的感应极化,能同时获得瞬态相干光学过程的振幅与相位信息,发展了双通道飞秒脉冲对实验技术,提出了相位差分光谱实验方法。研究了半导体GaAs和稀土材料的飞秒相干态动力学过程,根据自相关曲线和样品信号的关系得到相位光谱。理论拟合得液氮温度下GaAs的激子退相时间为190fs;单晶Nd:YVO₄和粉末Nd:YAG 4f电子在室温下的退相时间为300fs。并研究了液氮温度下稀土材料原子核波包的动力学过程。     

飞秒光纤激光相干合成技术最新进展

飞秒光纤激光器具有平均功率高、散热性能佳、光束质量好和空间体积小等优势,在基础研究、工业加工、生物医疗等方面得到越来越广泛的应用.相干合成技术能够有效克服光纤中有害的非线性效应和热效应的影响,进一步提高飞秒光纤激光器输出的脉冲能量和平均功率.本文介绍高功率飞秒光纤激光器相干合成的基本技术路线,重点阐述相干合成技术中关于填充孔径相干合成与平铺孔径相干合成的最新研究进展,并详细介绍相干合成技术中不同类型主动相位锁定技术的基本原理.相信在不远的将来,飞秒光纤激光相干合成系统的单脉冲能量和平均功率将不断攀升,从而开创许多崭新的研究领域.     

飞秒激光与超快现象(Ⅱ)

文章介绍超快现象研究的新进展，其中在飞秒相干光谱学、强场物理和超快光电子技术等领域的迅速进展，向人们展示了超快现象的真实世界．     

飞秒光谱技术的现状与展望

自１９８１年Ｒ．Ｌ．Ｆｏｒｋ等人利用环型腔可饱和吸收体的对撞锁模技术首次产生了飞秒（１０－１５ｓ）激光脉冲后，多频段飞秒光脉冲的产生、放大、频率扩展及光脉冲压缩等技术的发展十分迅速．目前在物理学、生物学和化学等各领域中，利用飞秒光谱技术观测各种原初过程以及超快速现象，巳经成为一种崭新而有效的研究手段，越来越受到各国科学家的高度重视．本文介绍了飞秒光源的现状、飞秒光谱的主要测量方法以及飞秒光脉冲放大、压缩等技术的基本原理，并对飞秒光谱技术的未来发展及应用前景进行了讨论．     

用SPIDER法测量飞秒激光脉冲的光谱相位

介绍了用SPIDER测量光谱相位的实验装置和模拟计算飞秒激光特性参数的原理；提出了Ω 和τ等重要参数的确定方法.实验上用自建的SPIDER进行了掺钛蓝宝石飞秒振荡器输出脉 冲的相位测量，并以此为基础还原出了原输入脉冲的时域形式，模合计算所得的脉宽为107 fs，与利用二次相关法直接测量的结果十分一致. 关键词： 飞秒激光 SPIDER 光谱相位 光谱相干     

钛蓝宝石飞秒超快光谱技术及其应用进展

介绍飞秒激光技术的进展、钛宝石飞秒激光放大技术及飞秒分辨相关测量技术.并介绍了飞秒分辨光荧光上转换和光克尔实验技术及其在各种学科中的应用. 关键词： 飞秒激光 飞秒光谱 光克尔 光荧光     

相干瞬态微波波谱学

微波瞬态实验是研究气体分子转动弛豫过程的新的、有效的实验方法。本文将介绍相干瞬态微波波谱学中的瞬态吸收、瞬态发射和多脉冲序列实验,以及如何利用这些实验来测量弛豫时间T₁和T₂。     

射流温度场与拟序结构间相互作用的大涡模拟

本文分别对常温空气和高温空气的平面自由射流进行了大涡模拟,采用分步投影法求解动量方程,亚格子项采用标准Ｓｍａｇｏｒｉｎｓｋｙ亚格子模式模拟,并同时求解了标志物输运方程以实现数值流场显示。模拟结果给出了湍流的瞬态发展过程以及流动中拟序结构的发展演变过程,通过对常温射流和高温射流瞬态流场的比较揭示了射流中温度场与拟序结构间相互作用的细节过程。     

源平面相干长度与衍射极限

辐射强度角分布与源平面相干长度之间有着密切联系。源平面相干函数可以看作是所论两点距离的高斯函数,特定的方差距离即光源的相干长度。衍射极限倍数N与匀强平面波源相干长度有确定的关系。但对高斯光束而言,应该用高斯衍射极限倍数M来代替N,以有效地说明光束的相干性。     

自旋电子学和相干态

自旋电子学是近年来发展起来的一个新研究领域,它研究固体,特别是半导体中的电子自旋相干态,实验发现,自旋相干态能够保持足够长的时间（几百ps量级）,因此有可能用来制造一个固态的量子计算机,但是制造实际的自旋电子器件,首先需要解决的是将自旋极化电子（或穴穴）注入半导体中的方法和如何检测它们。     

Coherent coupling between vibrational modes of C-H bonds at different positions studied by femtosecond time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering

We performed femtosecond time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering(fs-CARS) measurements on liquid toluene and PVK film.For both samples,we selectively excited the CH stretching vibrational modes and observed the expected quantum beat signals.The frequency of the well-defined beats is in good agreement with the energy difference between the two simultaneously excited modes,which demonstrates that a coherent coupling between the vibrational modes of the C-H chemical bonds exists at the different positions of the molecules.The dephasing times of the excited modes are obtained simultaneously.     

Coherent coupling between vibrational modes of Cben H bonds at different positions studied by femtosecond time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering

We performed femtosecond time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering (fs-CARS) measurements on liquid toluene and PVK film. For both samples, we selectively excited the CH stretching vibrational modes and observed the expected quantum beat signals. The frequency of the well-defined beats is in good agreement with the energy difference between the two simultaneously excited modes, which demonstrates that a coherent coupling between the vibrational modes of the C-H chemical bonds exists at the different positions of the molecules. The dephasing times of the excited modes are obtained simultaneously.     

用超快电子衍射技术研究Al薄膜的超快动力学行为

超快电子衍射（UED）技术因其同时具有亚皮秒的时间分辨和亚毫埃的空间分辨能力,成为研究物质瞬态结构变化,特别是研究晶格材料超快动力学的有力工具.应用国内首台自行研制的UED系统,我们实时测量了超快激光脉冲激发下,20 nm金属Al多晶薄膜产生的相干声子和晶格热运动.实验结果显示,在晶格热运动加剧的同时,热应力的作用使晶格产生了相干振荡,并最终膨胀达到新的平衡位置.实验中测得的振荡周期以及晶格上升的温度与理论计算的结果符合较好,展示了UED技术在超快晶格动力学研究方面的广阔应用前景 关键词： 超快电子衍射 相干声子 晶格热运动     

Coherent optical phonons in alexandrite crystal studied by Optical Kerr Effect spectroscopy

Herewith, we report on the first observation of coherent phonons in alexandrite crystal obtained by means of the femtosecond Optical Kerr Effect spectroscopy. We have managed to observe dynamics of the Raman‐active modes with high resolution and to find their lifetimes in the temperature range between 263 K and 373 K. We have used the obtained temperature dependence of phonon lifetimes and frequencies for calculation of the anharmonic coupling constants. On the basis of our results, we have also calculated the widths of homogeneously broadened Raman lines. Our results prove that, in case of transparent samples, this experimental technique is a very good alternative to the commonly used transient reflection method. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

增加光子对和减少光子对相干态的统计性质

引入增加光子对相干态|ζ,q;m >_a=a^+m|ζ,q >和减少光子对相干态|ζ,q;-m >_b=b^m|ζ,q >,研究了这些态所描写的光场的统计性质。结果显示当在对相干态的a模增加光子时,两模的平均光子数均增加,亚泊松分布性质增强;当在对相干态的b模取走光子时,b模的平均光子数减少,而a模的平均光子数却增加;b模的亚泊松分布性质减弱,而a模的亚泊松分布性质却增强。我们还计算了场模间的相关度和场模的压缩。