表面等离子体激元的若干新应用

表面等离子体激元（SPPs）是在金属和介质界面传播的一种波动模式。本文首先叙述了SPPs的相关特性和激发方式,给出了一种基于表面等离子体激元共振（SPR）场增强原理产生相干极紫外辐射的方法,利用该方法可极大地提高光源的光子流量。分析了SPPs在生物及医疗领域的新应用,并对其在治疗癌症方面的技术原理进行了讨论。介绍了SPPs在新型光源和能源领域的发展和应用情况,综述了SPPs在太阳能电池、光子芯片以及集成电路方面的新工艺和新技术,包括最近几年来所取得的一些重要成果。最后讨论了SPPs在光存储方面的快速发展和巨大贡献。     

飞秒激光等离子体通道传导能量特性的研究进展

基于强飞秒激光诱导等离子体通道的基本性质,分析了等离子体通道在传导电能和射频电磁能时的一些基本问题。综述了飞秒激光等离子体通道传输电能和电磁能方面的新概念和新技术,重点描述了该领域近几年所取得的一些理论及应用的最新成果。最后,展望了飞秒激光等离子体通道在传导能量技术领域中的发展趋势。     

激光等离子体软X射线源靶材的选择及特性

 给出了用于软X射线投影光刻的激光等离子体源靶材的选择依据。计算了类锂氧离子的辐射跃迁波长和相应的跃迁速率值。并通过与常规金属靶的比较, 给出了实验靶的一些特性。     

Gd靶激光等离子体光源离带辐射及其等离子体演化的研究

利用脉冲宽度为10 ns,输出波长为1 064 nm的Nd∶YAG激光器作用金属Gd以及纳米粒子掺杂的低密度Gd玻璃等两种形式靶所产生等离子体光源的离带辐射进行了研究,发现等离子体所发出的连续辐射是离带辐射的主要成分,光谱分布与温度为5 eV的普朗克曲线相匹配。此外,相对于金属Gd靶而言,采用纳米粒子掺杂的低密度Gd玻璃靶可大幅度降低等离子体光源的离带辐射。利用光谱法,对激光作用纳米粒子掺杂的低密度Gd玻璃靶所形成光源的等离子体羽的电子温度和电子密度进行了时空分辨研究。实验结果表明,在打靶结束125 ns时,距靶面6 mm位置处等离子体的电子温度约为4 eV,电子密度约为1.2×1018 cm-3。同时发现在激光打靶结束后等离子体羽的电子温度和电子密度随延时的变化而呈指数下降,在120～250 ns时间范围内,两者下降较快,之后其幅度下降缓慢。另一方面,当打靶脉冲结束约200 ns时,在距离靶面1～10 mm的空间内等离子体的电子温度及密度均经历先上升后下降的变化过程。在距靶材表面6 mm位置处,电子温度和电子密度均达到最大值,电子温度约为2.6 eV,电子密度为8.5×1017cm-3。     

Intense supercontinuum generation in the near-ultraviolet range from a 400-nm femtosecond laser filament array in fused silica

An intense supercontinuum(SC) in the near-ultraviolet range is generated from filamentation by focusing a 400-nm laser into fused silica with a microlens array(MLA). The spectrum of the SC is shown to be sensitive to the distance between the MLA and fused silica. In our optimal conditions, the near-ultraviolet SC can cover a range of 350-600 nm,where a bandwidth of approximately 55 nm above the 1μJ/nm spectral energy density and 20 nm bandwidth with tens ofμJ/nm are achieved. In addition, the energy conversion efficiency of the 400 nm laser for SC generation is further analyzed.A maximum conversion efficiency of 66% is obtained when the entrance face of fused silica is set around the focus of the MLA.     

The high dependence of polarization resolved laser-induced breakdown spectroscopy on experimental conditions

It is shown that the continuum emission produced by an Al alloy ablated by femtosecond laser pulses is much more polarized than the characteristic lines of elements. A Glan-Thomson polarizer is used in the laser-induced breakdown spectroscopy experiment to investigate the polarization effect. The use of the polarizer at its minimal transmission increases the signal-to-noise ratio. The effects of angle of detection, focal position, and pulse energy on the signal-to-noise ratio are also studied.     

Au聚体的吸附位点对杀草强分子表面增强拉曼光谱的影响研究

杀草强是一种白色结晶粉末状的化学除草剂，对环境有极强的破坏性，大量使用会造成农残污染，对生物体具有致癌作用。目前利用密度泛函理论探究杀草强分子的拉曼增强机理的相关研究相对较少，开展了Au聚体吸附位点对杀草强分子表面增强拉曼光谱的影响研究。采用Multiwfn软件结合VMD软件探究了杀草强分子表面静电势分布，得出N₁，N₄和N₆是杀草强分子与Au原子配位的最佳位置。基于密度泛函理论，运用GaussView5.0和Gaussian09软件, 在B3LYP/6-31++G（d，p）基组水平上对杀草强分子进行几何构型优化，并对C，H，N原子使用6-31++G（d，p）基组，Au原子使用LANL2DZ赝式基组，计算了杀草强分子的常规拉曼散射光谱和杀草强分子与Au₄聚体以及Au₆聚体吸附的表面增强拉曼散射光谱，并进行特征峰指认和比较。结果发现在Au与N₁配位形成的复合物中，在1 064，1 200，1 392和1 592 cm-1处杀草强分子的拉曼活性明显；Au与N₄配位形成的复合物中，在1 304 cm-1处杀草强分子的拉曼活性明显；Au与N₆配位形成的复合物中，在1 064，1 520和1 592 cm-1处杀草强分子的拉曼活性明显。经过比较得出Au与N₁和N₆配位形成的复合物增强效果较好。Au₄聚体以及Au₆聚体与N₁吸附得到拉曼特征峰最大增强因子分别达到41和81倍；Au₄聚体以及Au₆聚体与N₆吸附得到拉曼特征峰最大增强因子分别达到55和96倍。杀草强分子与Au原子结合有很明显的拉曼增强效应，当Au聚体由四个增加到六个时，Raman光谱增强效果明显。该研究结果为杀草强分子的实验研究打下了理论基础。     

杨树叶片的飞秒等离子体丝诱导击穿光谱研究

开展了杨树叶片的飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱研究, 定性比较分析了长春市区的第一汽车厂、火车站、净月潭公园及长春理工大学四个地理区域的杨树叶片中重金属元素Ca, Fe和Cr. 实验结果表明, 通过分析杨树叶片中Ca Ⅱ 393.37 nm和Fe Ⅰ 422.87 nm光谱谱线可知叶茎中Ca和Fe元素浓度均高于叶肉. 比较长春四个地理区域的杨树叶的飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱, 发现汽车厂附近的杨树叶内重金属Ca, Fe和Cr 元素浓度最高, 净月公园的杨树叶重金属浓度最低. 由于飞秒激光等离子体丝光强度的“光学钳箍”效应, 对于杨树叶片这种表面不平整样品, 仍可获得稳定性较好的等离子体光谱. 飞秒激光等离子体丝诱导光谱技术有望在环境污染在线检测具有广泛的潜在应用.     

土壤中重金属元素的双脉冲激光诱导击穿光谱研究

基于正交预烧蚀双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS) 技术对长春市四个地点地表土壤样品中的重金属元素进行了研究, 根据光谱线强度定性分析了重金属元素Mn, Cr, Cu, Pb含量.实验结果发现, 在532和1064 nm激光脉冲能量分别为70和100 mJ的条件下光谱增强随延时的变化出现双峰结构. 脉冲间延时20 μs时, Mn I 406.4 nm光谱增强幅度达到2.75倍, 延时为30 μs时出现第二个尖峰, 增强幅度为2.4倍.最后对正交预烧蚀DP-LIBS光谱增强机理进行了讨论. 关键词： 预烧蚀 双脉冲激光诱导击穿光谱 光谱增强 土壤污染     

冷冻靶激光等离了体软X射线源

报道了以固态ＣＯ２作为靶材的一咱新型激光等离子体软Ｘ射线源，与常规金属靶激光等离子体软Ｘ射线源相比，它是一种低污染的光源，深入研究正在进行中。