输出能量4mJ的1kHz飞秒掺钛蓝宝石激光再生放大研究

针对高能量千赫兹重复频率飞秒激光的应用需求,设计了一套采用线性再生腔结构的高效率飞秒钛宝石激光啁啾脉冲放大系统.通过优化腔型设计,在重复频率为1 kHz、单脉冲能量为20 mJ的527 nm激光抽运下,将展宽后的800 nm啁啾脉冲激光的能量放大到5.8 mJ,对应斜效率达到30.7%.进一步通过色散补偿压缩脉冲宽度,获得了单脉冲能量为4 mJ、脉冲宽度为45.7 fs的输出,稳定性测量表明激光的能量抖动仅为0.18%(均方根值).     

空间约束结合支持向量机提高毫秒激光诱导击穿光谱的铝合金中的Fe元素成分检测精度

铝合金中Fe元素的浓度会影响铝合金的软硬程度,从而影响铝合金器件的工作使用寿命,因此铝合金中Fe的含量检测精度非常重要,开展了空间约束结合支持向量机提高毫秒激光诱导击穿光谱的铝合金中的Fe元素成分检测精度研究。在平板空间约束条件下,毫秒激光诱导铝等离子体光谱出现了光谱增强,并且提高了等离子体辐射光谱稳定性,光谱辐射中的Fe Ⅰ 345.99 nm,Fe Ⅰ 369.51 nm,Al Ⅰ 394.40 nm,Al Ⅰ 396.15 nm四条特征谱线的增强因子分别为2.20,2.14,2.28,2.41。建立了基于外标法和支持向量机(SVM)的铝合金中Fe元素定量分析定标模型,采用外标法得到有无平板空间约束下ms-LIBS对Fe元素的定标曲线的拟合相关系数R2,RMSEC,RMSEP和ARE分别为0.893,0.261 Wt%,0.156 Wt%,40.977%和0.852,0.337 Wt%,0.274 Wt%,42.947%。在约束条件下SVM模型的RMSEC为0.086 2 Wt%,RMSEP为0.043 1 Wt%;采用SVM方法得到有无平板空间约束下ms-LIBS对Fe元素的定标曲线的拟合相关系数R2,RMSEC,RMSEP和ARE分别为0.984,0.086 Wt%,0.043 Wt%,3.715%和0.941,0.134 Wt%,0.051 Wt%,12.353%。结果表明,在空间约束条件下,采用ms-LIBS结合SVM方法能够大幅度提高ms-LIBs的定量分析精度和实验重复性,且有效降低了铝合金的基体效应,能够满足铝合金的痕量元素快速检测。     

采用块材料展宽器的紧凑型飞秒掺钛蓝宝石激光再生放大研究

采用特殊结构的块材料作为脉冲展宽器的紧凑型掺钛蓝宝石再生放大器设计,相对传统设计展宽器结构更加简洁可靠,利用棱栅对结构进行脉冲压缩,在25 W,527nm,1kHz的激光泵浦条件下,输出单脉冲能量为3.5mJ,重复频率1kHz,脉冲宽度为30fs的超快激光脉冲.稳定性测试发现,8h功率抖动性小于0.7%.     

全啁啾镜色散补偿的亚8 fs钛宝石激光器

报道了一种基于全啁啾镜腔内色散补偿的、可长期稳定运行的亚8 fs钛宝石激光器.在4 W绿光抽运下, 可获得300 mW、86 MHz脉冲输出.腔内用于色散补偿的两对啁啾镜是国内自主设计自行镀膜的, 其对色散的精确控制可以在腔内不加尖劈对的情况下获得半宽超过150 nm超宽带输出.利用腔外色散补偿, 脉冲宽度被压缩至7.9 fs, 这是目前采用国产啁啾镜获得的最短脉宽, 也是无尖劈对谐振腔获得的最短脉宽.同时, 利用电路系统提供实时反馈调节, 可保证钛宝石激光器长期稳定运行, 24 h内功率抖动约0.6%.     

基于单克隆抗体的滴滴涕、硫丹和水胺硫磷酶联免疫检测方法研究

该研究制备了滴滴涕、硫丹和水胺硫磷的单克隆抗体。利用商业化的辣根过氧化物酶标记羊抗鼠抗体作为检测二抗,分别建立了3种农药的间接竞争酶联免疫吸附分析方法(Indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay,ic-ELISA)。在最优条件下,ic-ELISA对滴滴涕、硫丹和水胺硫磷检测的半数抑制浓度和检出限分别为10.72 ng·mL-1和1.85 ng·mL-1、9.69 ng·mL-1和2.19 ng·mL-1及13.26 ng·mL-1和3.04 ng·mL-1。特异性评价结果显示,滴滴涕对o,p-滴滴伊、p,p-滴滴伊和o,p-滴滴涕的交叉反应率(CR)为9.0%~33.4%;硫丹对艾氏剂、氯丹、狄氏剂、β-硫丹和α-硫丹的交叉反应率为17.4%~84.3%;水胺硫磷对其6种结构类似物均无明显交叉反应(CR＜0.1%)。所建立的方法对稻田水、土壤、苹果和香蕉样品中滴滴涕、硫丹和水胺硫磷的平均加标回收率和相对标准偏差分别为71.4%~93.3%和3.8%~9.6%、74.0%~97.4%和3.0%~11%及70.8%~97.0%和4.2%~12%。同时,ic-ELISA对滴滴涕、硫丹和水胺硫磷的检测结果与色谱仪器具有较好的一致性。上述结果表明,该研究制备的滴滴涕、硫丹和水胺硫磷的单克隆抗体可用于建立ic-ELISA,且具有较好的灵敏度和准确性。     

饱和功率密度下线性啁啾对交叉偏振波输出特性的影响

交叉偏振波(XPW)技术是一种基于具有各向异性特征的三阶非线性晶体的非线性滤波技术,由于结构简单,稳定可靠,是超强超快激光领域提高时域对比度、压缩脉宽的有效手段之一.在实验中发现,XPW的输出特性受驱动脉冲特性的直接影响,通过理论计算得到了XPW的脉宽和光谱宽度与驱动脉冲的啁啾特性关系,同时利用声光可编程色散滤波器设计实验对理论计算进行了验证.结果表明:实验结果很好地反映了理论计算得出的结论,同时在饱和功率密度条件下,还表现出了一些理论计算没有反映出的新现象,即XPW的光谱展宽突破了驱动脉冲宽度√3倍的限制,最终脉宽也能够压缩至小于入射脉宽的1/√3;此外对于相反线性啁啾的驱动脉冲所产生的XPW信号,其在光谱形状上有明显的偏移差异,同时输出效率也有所不同.最后对这些新现象进行了进一步的分析和理论解释.     

LIBS分析模型对铝合金定量分析精度的影响

为了提高铝合金定量分析的精度,将激光诱导击穿光谱技术与多变量线性回归、中值高斯核支持向量机回归及标准化偏最小二乘回归等方法相结合,建立铝合金中 Cu元素定量分析模型。对采集的LIBS光谱进行三阶极小值去背景和小波阈值降噪处理,从而提高LIBS光谱的信背比。将处理后数据筛选最佳训练集、预测集并用多变量线性回归、中值高斯核支持向量机回归法和标准化偏最小二乘拟合回归等建立定标模型。选用 Cu Ⅰ 324.80 nm,Cu Ⅰ 327.43 nm两条特征谱线以及323～329 nm范围内的LIBS光谱数据进行定量分析,对比分析三种LIBS定量分析模型的拟合系数(R2)、定标均方根误差(RMSEC)、预测均方根误差(RMSEP)和平均相对误差(ARE)等。结果表明,相对于多变量线性回归和中值高斯核支持向量机回归法两种LIBS定量分析模型,对于铝合金中的Cu元素定量分析,标准化PLSR模型的精度和准确度都有明显的提高,并且LIBS定标曲线的R2,RMSEC,RMSEP和ARE分别为0.997,0.014 Wt%,0.129 Wt%和3.053%。研究结果表明在提高定标模型精确度与泛化性方面,标准化PLSR方法更具有优势,能够有效地减小参数波动和自吸收效应对铝合金定量分析的影响。     

Properties of long light filaments in natural environment

The multiple filamentation of terawatt femtosecond(fs) laser pulses is experimentally studied in a natural environment.A more than 30-m long plasma filament with a millimeter diameter is formed by the collimated fs laser pulse freely propagating in an open atmosphere. This study provides the first quantitative experimental data about the electron density of a long range light filament in the atmosphere. The electron density of such a filament is quantitatively detected by using an electric method, showing that it is at the 10~(11)-cm~(-3) level.