外电场作用下飞秒激光成丝辐射太赫兹波的全电流模型

针对外加横、纵直流电场作用下的单色飞秒激光成丝辐射太赫兹波现象,提出了一种将微观等离子体电流振荡与宏观电流传输线辐射相结合的全电流模型,旨在解释外电场作用下太赫兹波增强、空间分布演变等辐射特征。与现有渡越-切连科夫辐射理论相比,所提出的全电流模型在等光速条件下可实现相位匹配,物理图像清晰、公式简洁,且能很好地复现实验结果。     

GaP波导型发射器产生频率可调谐太赫兹脉冲

报道了利用脉宽可调的光子晶体光纤飞秒激光放大器抽运矩形波导结构的GaP晶体太赫兹(THz) 发射器产生频率可调谐的超快THz脉冲.非线性晶体中光整流过程产生的THz辐射频率随抽运光脉冲宽度而 变化. GaP波导THz发射器可通过波导的几何尺寸来控制色散,以达到增加有效作用长度和提高输出功率的目的. 不同横截面尺寸的波导型发射器的THz辐射峰值频率随相位匹配条件的改变而改变,加以脉宽调节技术, 可以在大频谱范围获得频谱精细可调的THz脉冲.实验中在1 mm×0.7 mm的波导型THz发射器中获得了 频率可调谐的THz脉冲.提出实现THz辐射频率大范围调谐的GaP波导型阵列发射器的实施方案.     

利用空气来探测脉冲太赫兹波

曾有报道利用飞秒激光脉冲通过空气中的三阶光学非线性过程产生高强度的太赫兹波.理论上, 作为太赫兹波产生的逆过程, 有可能实现用空气作为介质探测脉冲太赫兹波.作者以空气或激光诱导的空气等离子体作为介质, 通过测量太赫兹波场诱导产生的二次谐波信号, 首次实现了宽带太赫兹波的时间分辨探测.本文介绍了空气中太赫兹波的非相干和相干探测的实验结果和理论分析.迄今为止, 这种具有突破意义的太赫兹波空气电离相干探测法 (THz－ABCD) 的频谱宽度可以超过8 THz, 实现动态范围可达30 dB.     

利用空气来探测脉冲太赫兹波

曾有报道利用飞秒激光脉冲通过空气中的三阶光学非线性过程产生高强度的太赫兹波．理论上，作为太赫兹波产生的逆过程，有可能实现用空气作为介质探测脉冲太赫兹波．作者以空气或激光诱导的空气等离子体作为介质，通过测量太赫兹波场诱导产生的二次谐波信号，首次实现了宽带太赫兹波的时间分辨探测，本文介绍了空气中太赫兹波的非相干和相干探测的实验结果和理论分析．迄今为止，这种具有突破意义的太赫兹波空气电离相干探测法（THz-ABCD）的频谱宽度可以超过8THz，实现动态范围可达30dB。     

飞秒激光脉冲成丝过程中激射信号的实验研究

为了使理工科专业学生了解和应用飞秒激光技术,设计搭建了双色激光场泵浦-探测实验测量装置,采用高分辨光谱仪测量了飞秒激光成丝过程中N+2离子391 nm激射信号.通过对比圆偏振和线偏振的泵浦激光作用下的激射光谱,探究了391 nm激射产生的物理机制,观测了不同转动能级间跃迁的量子拍频现象,并提取了拍频信号的频率.     

基于MgO∶CLN晶体的脉冲种子注入式太赫兹波参量产生源

同成分铌酸锂(CLN)晶体是最常用的太赫兹参量增益晶体,基于该晶体的太赫兹波参量辐射源具有太赫兹波输出能量高、连续可调谐等优点,但是其调谐范围相对较窄,一般为0.6～3 THz,限制了其实际应用范围。为此,提出基于摩尔分数为5%的氧化镁掺杂的CLN晶体的脉冲种子注入式太赫兹波参量产生器,其太赫兹波频率调谐范围为1～4 THz,在2.0 THz处获得最大输出能量为1.02μJ,输出太赫兹波的3 dB带宽达1.94 THz,占调谐范围的64.67%。该太赫兹辐射源具有宽频带、增益平坦等特性,在实际应用中具有更高的价值。     

强激光与等离子体相互作用产生的超强太赫兹辐射

超短强激光脉冲在等离子体中传播时会激发大振幅的等离子体尾波场，它是一种电子等离子体波．由于这是一种静电波，它一般不能转换成电磁辐射．我们发现在不均匀等离子体中激发的尾波场在一定条件下可以通过线性模式转换产生电磁辐射．由于用超短强激光脉冲尾波场可以达到的电场振幅达100GV／m，其振动频率在太赫兹（10^12Hz）附近，用这种方法可以产生电场强度达到GV／m的太赫兹辐射．     

整形飞秒激光脉冲在熔融石英中的成丝控制研究

利用基于液晶空间光调制器的飞秒激光脉冲整形技术,对飞秒激光在熔融石英中形成等离子体丝的过程进行优化控制研究。实验结果表明:通过脉冲整形可以在固体介质中的指定位置产生等离子体丝。实现了整形脉冲在熔融石英中成丝起点的长距离可控移动,最大移动量达到5.4 mm。通过求解(3+1)维非线性薛定谔方程,对整形脉冲在熔融石英中的成丝过程进行理论模拟研究,得到了与实验一致的结果。研究结果表明:等离子体丝起始位置是由整形飞秒脉冲的中心峰值强度和包络分布决定的。     

中国科学院超快现象和太赫兹辐射学术研讨会简讯

“中国科学院超快现象和太赫兹辐射学术研讨会”于 2 0 0 2年 7月 2 2日至 2 5日在北京中国科学院物理研究所举行 .本次会议由中国科学院主办 ,中国科学院物理研究所承办 ,中国科学院上海微系统与信息技术研究所、美国伦斯勒理工学院共同协办 .会议的三位主席分别是物理所张杰研究员、美国伦斯勒理工学院的张希成教授和上海微系统与信息技术研究所的封松林研究员 .物理所的翁羽翔研究员担任会议秘书长 .这次大会是我国在超快现象和太赫兹辐射领域组织的第一次专业学术会议 ,是对国内在超快现象和太赫兹辐射领域研究水平的一次较全面的检阅 .…     

飞秒激光等离子体中成丝现象的研究

采用光学阴影法和散射光成像,对飞秒激光等离子体中的局域密度涨落进行了,在实验中观察到了成丝不稳定性现象,从理论上对有质动力引起的局域密度涨落进行了分析,分析表明,这种成丝不稳定性主要是由有质动力造成的。     

Lengthening the Lifetime of Long Plasma Channel in Air Generated by Femtosecond Laser Pulse

We theoretically investigate the lifetime of self-guided plasma channel in air by launching an auxiliary delayed long-pulsed laser beam following an ultrashort laser. A detailed model makes the electron-ion recombination, the attachment of electrons on neutral particles, and particularly the impact ionization and electron-detachment mechanism incorporate. The calculated results show that the temporal evolution of electron density is greatly flattened and broadened. When the auxiliary laser intensity exceeds the threshold 3.32 × 10^4 Wcm^-2, the channel lifetime is distinctly prolonged from nanosecond to microsecond, or even longer due to the electrical field enhancement. Furthermore, with the laser intensity up to 109 Wcm^-2, the impact ionization overwhelms the detachment in effect. Thus, it is an effective way to extend the channel lifetime and provides a real opportunity for applications.     

Femtosecond Laser Filamentation in Liquid Spray

Russian Physics Journal - The paper presents the femtosecond laser filamentation, which splits the liquid spray into two jets. The dependence is suggested for the acoustic signal and the...     

Melting of Titanium by a Shock Wave Generated by an Intense Femtosecond Laser Pulse

JETP Letters - Laser shock peening with ultrashort laser pulses has been studied by hydrodynamic and atomistic simulations, as well as experimentally. It has been shown that, in contrast to...     

不同偏振飞秒激光经块状材料传输后的脉宽压缩

实验研究了线偏振和圆偏振状态下的飞秒强激光脉冲在块状材料中的传输过程。不同偏振的激光脉冲在传输过程中得到了不同程度的光谱展宽,经色散补偿后,脉冲时域宽度均得到了压缩。详细分析了压缩脉冲的脉宽以及啁啾情况与入射激光脉冲能量之间的关系,比较了飞秒激光在线偏振及圆偏振情况下的不同压缩效果。在线偏振入射光情况下得到了最短21fs的压缩脉冲宽度,在圆偏振情况下得到的最短脉冲宽度为22fs。实验结果表明,这种光谱展宽与色散补偿方式对圆偏振光同样适用,而且圆偏振的入射激光将更有利于对更高能量的脉冲进行压缩。在色散补偿量相同的情况下,压缩效果随入射脉冲能量变化的规律符合理论估计。     

Diffraction-Ray Model of Single Filamentation of Femtosecond Laser Pulses for Estimating the Characteristics of the Multiple Filamentation Domain in Air

Russian Physics Journal - The characteristics of the multiple filamentation domain of femtosecond laser pulses in air have been estimated based on the single filamentation model. The...     

飞秒激光脉冲作用下光学玻璃的色心和折射率变化

实验研究了近红外飞秒激光脉冲诱导重钡火石玻璃产生的色心、紫外透明和折射率变化,测量了样品在激光辐照前后的吸收光谱和折射率的变化.实验发现色心的产生伴随着折射率的改变,但色心漂白后,折射率的改变依然存在,表明色心与折射率改变的热稳定性不一致,意味着飞秒激光脉冲诱导玻璃折射率变化的机理与色心产生的机理不同.实验还观察到色心区域在紫外产生透明;色心漂白后,紫外透明消失的现象,并阐述了可能的机理和应用.     

Study of the Filamentation Phenomenon of Femtosecond Laser Radiation

The filamentation phenomenon during propagation of femtosecond laser radiation in transparent solid media is experimentally studied. An experimental scheme for measuring the filament parameters using spherical and cylindrical optics is developed and assembled. The sample is structured in the filamentation mode, which makes it possible to obtain a specified distribution of laser radiation intensity.     

Polarized Fluorescence in Tryptophan Excited by Two-Photon Femtosecond Laser Pulses

The shape of an optical self-similar pulse that propagates in a medium of finite length with noninstantaneous nonlinear absorption is found analytically. The pulse has an asymmetric shape and, in addition, frequency modulation, which confirms that it belongs to a new type of self-similar propagation modes of laser radiation—chirped pulses with a self-similar shape. The existence of pulses of this kind is also confirmed by results of computer simulation.     

空气中飞秒脉冲激光器互相关信号的理论研究

利用色散脉冲传播理论和空气折射率Ciddor公式,推导了空气中飞秒脉冲激光器的互相关函数;根据互相关函数结果表达式取决于激光器光源的光谱分布,建立了在空气中不同光程路径差及环境参量变化下,不同光谱分布的飞秒脉冲激光器的脉冲之间互相关模式的数值模型.结果表明:随着传播距离的增大,互相关模型具有稳定啁啾及线性加宽;环境参量的变化只引起互相关图案的移动,并不产生任何额外线性加宽或啁啾.     

飞秒激光微加工Au膜

飞秒激光微加工薄膜对于MEMS设备的制造是一个急需的技术。文章使用波长为775 nm的Ti: sapphire飞秒激光器(脉宽约为130 fs, 频率为1 000 Hz)研究厚度为4 μm的Au薄膜,在不同加工参数下的结构特性,发现单脉冲消融时消融直径随着脉冲能量的增大而增大。当单脉冲能量一定时,消融直径随着脉冲的个数变化不大。计算得到Au膜的单脉冲消融阈值为F_th＝0.7 J·cm-2,使用脉冲能量略大于阈值时,在薄膜上所划出的线为凸起状;当超过阈值时所得直线为凹起状。同时发现在脉冲能量一定时所得线宽随着加工速度的增加而减小;当加工速度一定时线宽随着能量的增加而增大。