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。     

高功率,高重复率飞秒光脉冲放大器

利用铜蒸气激光器泵浦碰撞锁模染料激光放大器,获得2.4μJ,70 fs低色散光脉冲,脉冲重复率为5kHz.     

超快光声光谱技术的进展和前景

回顾了超快光声光谱学的发展过程并介绍了各种测量手段，论述了文章作者建立的飞秒时间分辨的光声光谱系统的工作原理及实验结果，并展望了超快光声光谱学的未来发展方向和应用前景。     

CS_2飞秒超快非线性特性的实验研究

采用中心波长800 nm、脉宽30 fs的超短激光脉冲,通过飞秒光开关技术对CS_2的飞秒超快非线性特性进行了实验研究.在探测光强与抽运光强比为1∶10时,得到了较理想的光克尔时间分辨曲线.通过实验测定的光克尔信号强度与激发光和探测光偏振方向夹角的依赖关系表明:30 fs的超短激光脉冲激发CS_2的克尔信号主要是源于光诱导双折射效应,而非用200 fs的超短激光脉冲时来自瞬态栅的自衍射效应.     

声光偏转器扫描飞秒激光的时间色散补偿

研究了声光偏转器(AOD)扫描飞秒激光的时间色散效应及补偿方案.在800nm波长处，单个AOD引入的群延时色散(GDD)可达～9300fs².在深入分析AOD和棱镜角色散原理的基础上，提出了用色散棱镜预补偿AOD对飞秒脉冲的时间色散，并进行了实验证实.在AOD中心频率处(70MHz)，将398fs的脉冲压缩到122fs，且整个带宽范围内(50MHz—90MHz)脉宽变化范围为120fs—180fs.这表明该方案用于AOD扫描飞秒激光时进行时间色散补偿是非常有效的. 关键词： 飞秒激光 声光偏转器 时间色散 脉冲压缩     

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应用将在第Ⅱ部分介绍。     

飞秒光镊技术及其发展

激光捕获技术是利用光辐射力来捕捉、移动和操纵微粒的先进技术。飞秒光镊在实现粒子微纳操纵的同时还伴随着非线性现象的发生。阐述了飞秒光镊的模型和原理以及系统的各种结构形式,包括单光束梯度力光阱、贝塞耳光阱、双光束光纤光阱和冲击波光阱几种形式,并分析了每种形式的特点。     

连续光谱飞秒光脉冲的产生

本文报道了在较低的泵浦功率密度（１０＾１０Ｗ／ｃｍ＾２）产生光谱连续覆盖（４００～８７０）ｎｍ，持续时间为８０ｆｓ，重复频率为８ｋＨｚ的高重复频率“白光”超短脉冲的实际实验系统。     

超短光脉冲——挑战极限

超短光脉冲———挑战极限用于产生飞秒脉冲的飞秒激光器是过去２０年间由激光科学发展起来的最强有力的新工具之一．１ｆｓ，即１０－１５ｓ，仅仅是１千万亿分之一秒．作为电磁波之一的光波，其相邻的两个波峰依次通过一点时，所用的时间也就是几个飞秒．这种接近光周期...     

应用波分复用技术实现飞秒级超快动态过程的脉冲数字显微全息记录

采用波分复用方法实现飞秒级超快动态过程的脉冲数字显微全息记录和再现。在全息记录过程中,利用BBO倍频晶体对入射激光进行倍频,将基波和谐波分光,并经时间延迟后进入迈克耳孙干涉仪,从而可应用波分复用技术,先后在CCD的一帧图像上记录两张具有不同空间频率的子全息图。采用这种方法,实现了对单脉冲飞秒激光激发空气电离的超快动态过程的全息记录,并通过数字傅里叶变换和数字滤波的方法,分别再现出每张子全息图记录的波前,从而获得了具有飞秒时间分辨的空气等离子体形成和传播过程的动态振幅和相位图像,其单次曝光时间为50 fs,曝光时间间隔为400 fs,相应的曝光频率约为2.5×1012f/s。     

短暂时间间隔测量及飞秒技术

回顾了短暂时间间隔测量的历史。条纹概念的引入、电光源和电子仪器的使用、激光的出现使能测量到的短暂时间间隔大大缩短。由于对撞脉冲锁模和啁啾脉冲压缩新概念的提出,人们将脉冲宽度压缩到了几个飞秒。介绍了自锁模钛宝石激光器的锁模、放大和调谐的工作原理以及飞秒技术在物理学、生物学、化学控制反应、光通讯等领域中的应用。     

飞秒纳秒脉冲激光微构造和掺杂单晶硅

在SF6气氛下,分别利用钛宝石飞秒脉冲激光与掺钕钇铝石榴石纳秒脉冲激光对单晶硅表面进行了微构造和重掺杂,以用于光伏材料。对制备的单晶硅表面微结构的形貌、结晶性和硫元素杂质含量与分布进行了研究。实验结果表明纳秒脉冲激光制备的单晶硅表面微结构的薄层电阻较小,缺陷密度较低（结晶性高）,硫元素杂质含量较高且在表面分布的范围较广,深度较大（约1 m）。此外,材料的可见-近红外波段吸收率可接近80%。基于纳秒脉冲激光微构造的单晶硅的优异性能,在样品表面制备了有效光照面积达8 cm2的太阳能电池。其中,最佳太阳能电池的串联电阻、开路电压、短路电流密度分别为0.5 , 503 mV, 35 mA/cm2,转换效率约12%。上述太阳能电池性能还可通过优化制备工艺进一步提高。     

Laser Acoustic Probing of Two‐Temperature Zone Created by Femtosecond Pulse

We combine theoretical and experimental methods to study the processes induced by fast laser heating of metal foils. These processes reveal themselves through motion of frontal (irradiated) and rear‐side foil boundaries. The irradiated targets are 0.3‐2 micron thick aluminum foils deposited on much thicker (150 microns) glass plate. The instant boundary positions is measured by pump‐probe technique having ∼40‐150 fs time and ∼1 nm spatial resolutions. Ultrashort laser pulse transforms a frontal surface layer with thickness d_T into two‐temperature (T_e ≫ T_i) warm dense matter state. Its quantitative characteristics including its thickness are defined by poorly known coefficients of electron‐ion energy exchange α and electron heat conductivity κ. Fast laser heating rises pressure in the d_T‐layer and therefore produce acoustic waves. Propagation and reflection from the frontal and rear boundaries of these waves causes the displacement Δx (t) of boundary positions. Pressure wave profiles, and hence functions Δx (t), depend on thickness d_T. This is why the experimental detection of Δx (t) opens a way to accurate evaluation of the coefficients α and κ (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

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.     

Femtosecond pulsed laser ablation of thin gold film

Laser micromachining on 1000 nm-thick gold film using femtosecond laser has been studied. The laser pulses that are used for this study are 400 nm in central wavelength, 150 fs in pulse duration, and the repetition rate is 1 kHz. Plano-concave lens with a focal length of 19 mm focuses the laser beam into a spot of 3 μm (1/e² diameter). The sample was translated at a linear speed of 400 μm/s during machining. Grooves were cut on gold thin film with laser pulses of various energies. The ablation depths were measured and plotted. There are two ablation regimes. In the first regime, the cutting is very shallow and the edges are free of molten material. While in the second regime, molten material appears and the cutting edges are contaminated. The results suggest that clean and precise microstructuring can be achieved with femtosecond pulsed laser by controlling the pulse energy in the first ablation regime.     

Generation of Stable Near－infrared and Violet Femtosecond Pulses from a Self－mode－locked Ti：Sapphire Laser

ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆＳｔａｂｌｅＮｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄａｎｄＶｉｏｌｅｔＦｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄＰｕｌｓｅｓｆｒｏｍａＳｅｌｆ－ｍｏｄｅ－ｌｏｃｋｅｄＴｉ：ＳａｐｐｈｉｒｅＬａｓｅｒ￥ＬＩＷｅｉｌｉａｎｇ；ＱＩＵＺｈｉｒｅｎ；ＰＥＮＧＷｅｎｊｉ...     

Approximate Theoretical Study on the Characteristic of a Femtosecond KLM Laser

The conclusion that the pulse-width is proportional to the square root of the third order dispersion coefficient is obtained by using the modified higher-order nonlinear Schr?dinger equation with concurrent actions of third order dispersion and self-steepen effect when a femtosecond pulse propagates steadily in a laser. This result is in agreement with the experimental result. Besides, the action of second order dispersion term is also discussed in the realization of mode locking process of a laser.     

飞秒激光脉冲与金属光阴极相互作用

本文从理论上分析了飞秒激光与光阴极相互作用过程，采用双温模型分析了飞秒激光脉冲辐照下金属薄膜的温度效应。通过建立一个简单的光电效应模型，获得了最佳的金属光阴极厚度，通过该模型可以发现，产生的光电流对在飞秒激光脉冲辐照下的电子温度和晶格温度有着很大的依赖关系。     

PTCDA分子基态的飞秒激光控制研究

将优化控制理论和多组态含时Hartree（MCTDH）方法相结合,建立了适合于MCTDH方法的计算具有平面结构的PTCDA分子的多自由度振动量子模型,研究了在PTCDA分子激发后从分子激发态回落至分子基态的动力学过程.在理论上分析了约化目标态产生率与激发脉冲、分子的演变时间及优化场的有效能量之间的关系,对分子在各个振动坐标下波函数的振动分布做了分析与比较.研究发现,增加分子的回落演变时间在提高目标态产生率的同时可以使优化激光控制场的强度降低,这为实验上用低能量激光最大程度地实现目标态提供了有效手段. 关键词： PTCDA 多组态含时Hartree方法 飞秒激光控制