飞秒激光作用下全向高反膜破坏的激发过程

设计和制备了全向高反膜SiO₂/TiO₂，研究了它在不同脉冲宽度、不同脉冲能量的飞秒激光作用下的破坏阈值和烧蚀深度.利用发展的抽运-探针方法，研究了抽运脉冲作用下材料中导带电子的超快激发和能量沉积过程，建立并求解了飞秒激光激发材料和材料的激发对抽运光自身反作用的耦合动力学模型.模型较好地揭示了材料破坏的激发过程. 关键词： 飞秒激光 全向高反膜 激发过程 破坏机制     

Femtosecond laser-induced breakdown of multilayers and gold film

We report single-shot damage threshold as a function of pulse duration (50-900 fs) for MgF2/ZnS 800-nm omnidirectional-reflection film, interference filter, and gold film. The results indicate that the damage with ultrashort pulse is nonthermal, which is different from that with long pulse. Additionally, the ablation crater depths of 45°     

飞秒激光脉冲作用下氧化镁的烧蚀及其超快动力学过程

研究了双面抛光氧化镁单晶（111）表面800 nm飞秒激光单脉冲烧蚀阈值和激光脉宽的依赖关系.利用泵浦-探针技术，测量不同能量和脉宽作用下飞秒激光烧蚀的时间分辨反射率的演化.通过扫描电镜观察其烧蚀形貌，发现大量的沿氧化镁［100］晶向开裂的裂纹.讨论了表面裂纹的形成机理，并解释了飞秒激光烧蚀氧化镁的超快动力学过程.     

Ablation and ultrafast dynamics of zinc selenide under femtosecond laser irradiation

The study on femtosecond laser-material interaction,especially the topics of laser ablation theorem and ul-trafast dynamics in the process[1-9], has been a veryrich subject in the last few decades. The spotlightsare confined to metal[4,5,9], transparent material[7], IVsemiconductors[2], and III-V compounds[3,6,8], ratherthan the II-VI compounds[10]. ZnSe is an importantluminescent II-VI semiconductor material, with a bandgap of 2.7 eV. Its transmission range is 0.5—22 μm, andit is cons…     

超短脉冲照射下氟化锂的烧蚀机理及其超快动力学研究

研究了超短脉冲激光照射下LiF晶体的破坏机理及其超快动力学过程，利用扫描电镜和原子力显微镜等测试手段，观测了飞秒激光照射下LiF晶体的烧蚀形貌。利用烧蚀面积与激光脉冲能量的对数关系确定了LiF晶体的破坏阈值，并利用非线性玻璃棒展宽脉宽，得到了800nm激光作用下LiF破坏阈值对激光脉宽（50～1000fs）的依赖关系；利用抽运一探针超快探测平台，探测了LiF烧蚀过程中反射率的变化。采用雪崩击穿模型，并根据晶体材料反射率与材料的介电常量的依赖关系，通过数值计算，模拟了材料烧蚀阈值与脉宽的依赖关系及材料激发过程中反射率的变化关系。结果表明，理论结果与实验结果符合较好。讨论了飞秒激光照射下LiF晶体中导带电子数密度的变化规律，并解释了相应的实验结果。     

飞秒激光对高反膜的破坏及其超快动力学过程

研究了800nm飞秒激光照射下45°高反膜ZrO2-Si O2的破坏及其超快动力学过程。利用原子力显微镜和扫描电镜观察了材料的烧蚀形貌,测量了破坏阈值与脉冲宽度、烧蚀深度与脉冲能量的依赖关系。随着脉冲宽度从50fs增加到900fs,其烧蚀阈值从0.35J/cm2增加到1.78J/cm2。烧蚀深度与激光能流密度近似成对数关系。当激光强度略高于烧蚀阈值时,材料很快被烧蚀到几百纳米,烧蚀深度表现出明显的层状特性。同时,利用建立的抽运探针实验系统,测量了高强度抽运脉冲作用下材料对探针光的反射率随延迟时间的变化,揭示了薄膜烧蚀的超快动力学过程。实验结果表明高反膜表层的材料对烧蚀特性有重要影响。     

飞秒激光对氟化镁烧蚀机理研究

用扫描电镜(SEM)研究了氟化镁在800nm超短脉冲激光作用下的单枪表面烧蚀形貌.根据烧蚀斑面积与激光脉冲能量间的对数关系，测得烧蚀阈值与激光脉宽的关系曲线(55—750fs).计算了导带电子的双光子吸收，改进了多速率方程模型，很好地解释了实验结果. 关键词： 飞秒激光 氟化镁 烧蚀机理 双光子吸收     

SiO2/COPs的合成及其在光催化反应中的协同效应

共价有机聚合物(COPs)是一类由轻质元素(C,H,O,N和B等)通过共价键的方式连接而成的有机多孔材料.COPs的共轭结构赋予其优异的可见光吸收特性,已经在光催化水分解制氢、二氧化碳还原、有机合成和污染物降解等领域显示出巨大的应用潜力.虽然COPs具有能带结构易调控和高孔隙率等优点,但其光催化活性仍有待提升.使用助催化剂是提升COPs的光催化活性,促进表面反应普遍采用的策略.此外,底物活化官能团的引入和光催化剂表面性质的调控也是提高光催化剂反应活性的有效方法.虽然可以通过改变COPs单体种类、化学键的类型和拓扑结构来调控COPs的组成,但要同时兼顾COPs的结构和亲疏水性的调控以及底物活化官能团的引入仍十分困难.与纯COPs相比,与其他材料进行杂化为扩大COPs的化学组成和功能性提供了更多可能.迄今为止,在COPs纳米孔中封装分子、纳米颗粒或将COPs涂覆在其他固体材料上是制备基于COPs复合材料的常用策略.但是,考虑到COPs和无机材料合成条件的不相容性,在纳米尺度精确控制复合材料的组分、结构和形貌仍然是一项艰巨的任务.本文制备了稳定在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)疏水核中的COPs胶体,其粒度分布在16 nm左右.通过溶胶-凝胶法在CTAB周围水解聚合四乙氧基硅烷,得到SiO2/COPs复合材料.表征结果表明,COPs均匀分布在氧化硅的骨架中.该复合材料具有分别来自于SiO2和COPs的介孔和微孔结构.与纯COPs相比,复合材料的表面疏水性降低.SiO2/COPs具有可见光响应特性,其吸收带边随COPs含量的增加而红移,表明在复合材料中COPs在高含量时发生团聚.SiO2/COPs作为光催化剂,可高效催化α-溴代苯乙酮的还原脱卤反应(汉斯酯为还原剂),其催化活性和SiO2/COPs比例相关,在COPs含量为22.6 wt％时达到最优.SiO2/COPs的催化活性较COPs有大幅度提高.在优化的SiO2/COPs比例下,SiO2/COPs的TOF是COPs的近12倍.控制实验表明,SiO2中的羟基对汉斯酯为还原剂有活化作用.此外,本文研究发现,复合材料的活性与SiO2/COPs的比值呈火山型曲线,表明在光催化反应中SiO2和COPs之间存在协同效应.由此可见,将光催化剂和反应物活化材料耦合是提高光催化反应活性的有效策略.     

飞秒激光在石英玻璃中诱导微爆炸的理论研究

利用有限元方法建立了二维模型，研究了飞秒激光作用下石英玻璃中导带电子的产生、激光 能量的沉积、导带电子和能量扩散等微观过程. 计算了导带电子扩散引起的局部净电荷及其 形成的静电场分布，初步揭示了微爆炸的演化过程. 关键词： 雪崩击穿模型 微爆炸 飞秒激光 有限元方法