飞秒激光激发空气电离的阈值研究

报道在脉宽50fs—22ps，波长800nm脉冲激光作用下的空气电离阈值的研究结果.利用探测等离子体发光信号的方法，实验测量了激发空气电离所需的阈值激光强度.结果表明，当激光脉冲宽度从50fs增加到22ps时，阈值光强I_th从8.7×10¹⁴W/cm²下降到2.7×10¹³W/cm²；I_th经历了由迅速降低逐渐发展为缓慢降低的过程.在50fs—1p     

真实脉冲激光作用下的原子超阈值离化

在文献[18]的基础上进一步讨论真实脉冲激光作用下的原子超阈值离化,在考虑了初始离化时刻的影响后,结果清楚地表明,随激光脉宽减小而产生峰红移,以及同时出现的离化电子谱峰的增宽现象.     

飞秒激光的波长对SiC材料烧蚀的影响

利用10倍的显微物镜将近红外飞秒激光脉冲汇聚到宽带隙半导体材料6H SiC的前表面,研究样品的烧蚀及诱导微细结构。用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)及光学显微镜测量烧蚀斑。利用烧蚀面积与激光脉冲能量的关系确定SiC的烧蚀阈值。给出了SiC样品的烧蚀阈值与飞秒激光波长的依赖关系。实验结果表明,可见光区随波长增加,烧蚀阈值从0.29J/cm2增加到0.67J/cm2;而在近红外区,SiC的烧蚀阈值为0.70J/cm2左右,基本上不随激光波长变化而改变。结合计算结果,可以认为在飞秒激光烧蚀SiC的过程中,在近红外区,光致电离和碰撞电离均起到了重要的作用;而在可见光区,光致电离的作用相对大一些。     

飞秒激光诱导水光学击穿阈值

为了研究飞秒激光诱导水光学击穿阈值随激光脉冲参数的变化关系,采用四阶RungeKutta方法对飞秒激光诱导水光学击穿的椭球体模型进行了不同脉宽(40～540fs)、波长(400～1200nm)和光斑尺寸(0～200μm)下的数值模拟。通过控制变量法得出阈值光强与这些激光脉冲参数的关系曲线图,据此定性分析了阈值光强与激光脉冲参数的变化特征趋势。应用光强与功率、能量、辐照曝光量和电场强度之间的关系,得到了它们随激光脉冲参数脉宽、波长和光斑尺寸的动态关系,这为进一步研究飞秒激光与水和含水介质的相互作用提供了理论依据。     

飞秒激光诱导水光学击穿阈值

为了研究飞秒激光诱导水光学击穿阈值随激光脉冲参数的变化关系,采用四阶Runge-Kutta方法对飞秒激光诱导水光学击穿的椭球体模型进行了不同脉宽（40~540 fs）、波长(400~1 200 nm)和光斑尺寸（0~200 μm）下的数值模拟。通过控制变量法得出阈值光强与这些激光脉冲参数的关系曲线图,据此定性分析了阈值光强与激光脉冲参数的变化特征趋势。应用光强与功率、能量、辐照曝光量和电场强度之间的关系,得到了它们随激光脉冲参数脉宽、波长和光斑尺寸的动态关系,这为进一步研究飞秒激光与水和含水介质的相互作用提供了理论依据。     

飞秒激光作用下光学与激光玻璃的暗化阈值测量

报道了各种商用光学玻璃和激光玻璃在800nm、120fs、1kHz钛宝石脉冲激光作用下,产生光致暗化的阈值。     

飞秒激光惰性气体Ar原子多次电离过程的空间分辨研究

使用100飞秒、1014 W/cm2的强激光与惰性气体Ar原子相互作用,我们利用飞行时间质谱仪结合Z扫描技术获得了各次电离的Ar原子在激光焦点附近不同位置处强度分布.测量得到的各个不同电离态Ar n+(n=1～4)的产额随激光焦点位置变化关系与不同电离态的空间分布理论预言相一致.     

激光大气击穿阈值的数值分析

 针对大气中飞行器的等离子体隐身问题,数值计算了ns量级强激光击穿大气的阈值,讨论了一些相关条件对阈值的影响。结果表明：对于ns量级的入射激光,波长越长,大气的击穿阈值越小;气压越大,击穿阈值也越小;气体中存在的初始电子对不易产生光电离的长波长入射激光的击穿阈值,有明显的减少作用,但对短波长入射激光的击穿阈值几乎没有影响;脉宽越宽,激光辐照的时间越长,大气击穿的阈值越小。     

单脉冲和多脉冲飞秒激光对单层光学薄膜的损伤

利用掺钛的蓝宝石飞秒激光系统输出的单脉冲和多脉冲飞秒激光(中心波长800 nm,脉宽50 fs,靶面聚焦直径Ф 40 μm),分别对BK7玻璃基底上厚约500 nm的单层HfO2和单层ZrO2薄膜进行辐照,得到了这两种薄膜在1-on-1和1 000-on-1测试方法下的激光损伤阈值。实验发现,两种方法下HfO2单层膜的阈值均比ZrO2单层膜的阈值高。从简化的Keldysh多光子离化理论出发,认为HfO2薄膜材料的带比ZrO2的宽是导致上述结果的主要原因。同时,同一种薄膜的多脉冲下的阈值比单脉冲下的低,原因是多脉冲下,飞秒激光对光学薄膜的损伤存在累积效应。     

423—475nm的激光作用下呋喃分子的多光子电离离解研究

在波长为423—475nm的激光作用下对呋喃分子的多光子电离离解过程进行了研究.在此实验波段内,呋喃分子主要经历的是(3+1)多光子过程.得到了呋喃分子的共振多光子电离分质量谱以及离子强度与激光强度的关系.对共振多光子电离谱峰进行了里德堡态标识. 关键词：     

高强度飞秒激光脉冲在空气中的自压缩

利用高重复频率（1kHz）、吉瓦级飞秒激光脉冲实验验证了高强度飞秒脉冲在空气中的自 压缩现象，研究了入射脉冲在不同初始啁啾情况下经空气中聚焦成丝后，时域及频域特性随 入射脉冲能量的变化规律.实验结果表明，在无需后继色散补偿情况下，高强度飞秒脉冲仅 通过在空气中的非线性传输过程就可以实现脉冲压缩；在入射脉冲为负啁啾情况下，实验观 察到脉冲光谱及时域宽度同时得到压缩，并可获得比激光源所能提供的更短的近双曲正割型 变换限脉冲. 关键词： 高强度飞秒激光脉冲 自压缩 自聚焦     

指数型光脉冲上升沿作用下的阈上离化

本文研究了指数型光脉冲上升沿对阈上离化的影响.结果表明,在essentral states模型的基础上计及光脉冲中光强的时间变化,即可对阈上离化中各连续态粒子数分布及峰开关效应的时间发展作合理的描述.     

Determination of the temporal structure of femtosecond laser pulses by means of laser-induced air plasma

A new approach is presented to reveal the temporal structure of femtosecond laser pulses by recording the corresponding time-resolved shadowgraphs of the laser-induced air plasma. It is shown that the temporal structures of femtosecond laser pulses, normally not observable by the ordinary intensity autocorrelator, can be detected through intuitively analyzing the ultrafast evolution process of the air plasma induced by the femtosecond laser pulses under examination. With this method, existence of pre- and post-pulses has been clearly unveiled within the time window of ±150 fs in reference with the main 50-fs laser pulses output from a commercial 1-kHz femtosecond laser amplifier. The unique advantage of the proposed method is that it can directly provide valuable information about the pulse temporal structures' effect on the laser-induced ionization or material ablation.     

Role of ambient gas in heating of metal samples by femtosecond pulses of laser radiation

In this work we consider an experimentally observed effect of significant increasing of the residual heat in metal targets at their irradiation with femtosecond laser pulses in an ambient gas in respect to the vacuum conditions. Numerical modelling of heating of a platinum target by femtosecond laser pulses in argon under normal conditions has been performed taking into account gas breakdown in the focussing region of the laser beam in front of the target. The applied model is based on a combination of a thermal model describing heating and phase transitions in irradiated samples and a hydrodynamic model to describe motion of the ambient gas perturbed by laser irradiation as a result of multiphoton ionization. The hot ambient gas is shown to heat efficiently the irradiated sample. The hydrodynamic processes in the ambient gas play an important role in heating. This work was financially supported by the Russian Foundation for Basic Research (Project 08-01-00264-a) and the INTAS/SB RAS Program (Project 06-1000013-8949).     

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。     

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。     

Study on the interaction of intense femtosecond laser pulses with nanometre-sized hydrogen clusters

The interaction of intense femtosecond laser pulses with hydrogen clusters has been experimentally studied. The hydrogen clusters were produced from expansion of high-pressure hydrogen gas (backed up to 8\tm10⁶Pa) into vacuum through a conical nozzle cryogenically cooled by liquid nitrogen. The average size of hydrogen clusters was estimated by Rayleigh scattering measurement and the maximum proton energy of up to 4.2keV has been obtained from the Coulomb explosion of hydrogen clusters under 2×10¹⁶ W/cm² laser irradiation. Dependence of the maximum proton energy on cluster size and laser intensity was investigated, indicating the correlation between the laser intensity and the cluster size. The maximum proton energy is found to be directly proportional to the laser intensity, which is consistent with the theoretical prediction.     

飞秒强激光脉冲在等离子体中的自压缩

文章从激光等离子体相互作用的非线性薛定谔方程出发,理论研究了飞秒强激光脉冲在等离子体中的自压缩行为.结果表明在一定范围内随着激光脉冲宽度、激光强度的增大以及等离子体密度的减小,飞秒强激光脉冲在等离子体中传播的自压缩现象越明显.另外通过适当设定参量得到了近似稳定传播的基孤子.