单脉冲激光烧蚀青铜砂轮等离子体物理模型研究

采用光栅光谱仪测量了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮的等离子体空间分辨发射光谱,计算得到单脉冲激光烧蚀下等离子体电子温度约为5220K,距离砂轮表面0~0.35 mm范围内等离子体电子密度值为0.5×10~(16)~1.8×10~(16) cm~(-3)。建立了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮的等离子体浓度空间分布模型以及等温膨胀动力学方程,仿真结果表明,在一个脉冲时间内,等离子体等温膨胀速度最大值出现在25ns左右,等离子体浓度最大值(1.8943×10~(16) cm~(-3))出现在距离砂轮表面0.05mm处,且等离子体屏蔽作用小,实际烧蚀中可以不予考虑。试验结果与数值仿真结果数量级基本一致,验证了等离子体物理模型的正确性。研究结果对优化脉冲激光烧蚀工艺具有指导作用。     

基态HF分子和介质消耗对重复频率脉冲HF激光输出的影响

研究了氟化氢(HF)分子浓度以及工作介质消耗对激光脉冲能量的影响。受激光器内基态HF分子对激光的再吸收以及对激发态分子强弛豫的影响,激光脉冲能量随着激光器内HF分子浓度的升高而明显下降,HF分子浓度每增加1×10~(15) cm~(-3),激光脉冲能量约下降1.15%。1个激发态HF分子约产生0.8个光子,放电区内SF_6气体的分解率约为1%,单次放电过程中激光器内所消耗的工作介质较少,约为气体总量的1/(2×10~5)。实验结果表明:HF分子浓度对激光脉冲能量的影响较大,介质消耗对激光脉冲能量影响较小;通过在激光器内加入分子筛,可以将HF浓度控制在1.8×10~(15) cm~(-3)的水平。在两个因素的共同影响下,激光脉冲能量下降率约为10%。     

Yb~(3+):GdTaO_4的提拉法晶体生长和光谱特性

用提拉法生长了新型激光晶体Yb~(3+):GdTaO_4,测量了它的吸收和光致发光光谱,计算了它的光谱特性参数。Yb~(3+):GdTaO_4的吸收半峰全宽(FWHM)为56 nm,约为Yb~(3+):YAG的2.4倍;吸收峰为930,957,974 nm,吸收截面分别为0.81×10~(-20),0.91×10~(-20),1.2×10~(-20)cm~2;光致发光发射主峰为1016,1035 nm的FWHM分别为42,57 nm,为Yb~(3+):YAG的4～6倍,发射截面约为2.29×10~(-20),1.36×10~(-20)cm~2,与Yb~(3+):YAG相当。它的宽吸收带有利于降低抽运激光二极管(LD)的温度调控依赖,宽的发射带则有利于实现超短脉冲和可调谐激光输出。结果表明Yb~(3+):GdTaO_4是非常有希望的全固态超短脉冲激光、可调谐激光的工作物质。     

亚微微秒光谱学

近十年来,超短激光脉冲及其在微微秒现象研究中的应用取得了惊人的进展.现在这种技术巳扩展到亚微微秒(10-13s)领域,为精密地研究物理学、化学和生物学中以前无法分辨的超快速光过程提供了激动人心的可能性. 在激光器发明以后大约五年,微微秒光脉冲就出现了.1966年,A.德马里(Demaria)、D.A.斯切特(Stetster)和H.海纳(Heynan)[1]在闪光灯泵浦钕玻璃激光器中用非线性吸收物质,首次产生脉宽小于10ps的脉冲.至今钕玻璃激光器产生脉冲的宽度还停留在微微秒区,它能产生很高的峰功率,这对于许多应用是很需要的,但是它本质上是一个低重复率系统,…     

脉宽易变的高功率Nd:YAG激光器

本文描述一台由两级Nd:YAG激光器组成的紧凑高功率激光系统的结构及其工作性能。激光系统分成三个部分:对撞脉冲式的主-被动锁模振荡器,单脉冲选择器和四程放大器。振荡器输出锁模脉冲列的包络幅度起伏小于±4％,其脉冲宽度可以在宽范围内(20ps～2.5ns)方便地切换。对于单个0.1mJ、200ps的激光脉冲,四程放大器能提供7×10~2的放大倍数。     

闪光灯激励的高分辨率染料激光器

当前染料调频激光已在各方面获得广泛应用,闪光灯激励的染料激光器造价低,能输出高功率和大能量[1-3],并在一定程度上可高重复率窄带运转[4,5],因而已成为光谱学研究的有力工具.本文报道一种高分辨率(6×10~5]高调频效率(>50%)的闪光灯激励的染料激光系统. 器件光路如图1所示,由激光头,谐振腔,调谐系统和气压调频设备等部分组成.激光头用两支电极间距10cm,内径3mm直管闪光灯和长10cm,内径3mm,两端为布儒斯特角的玻璃染料管放在双椭圆聚光器的焦线上构成.闪光灯串联用0.2μF低感电容供电,运转电压5-20kV,开关为火花球隙,运转频率0—25Hz. …     

富勒烯有机-无机杂化材料的非共珍三阶非线性光学特性

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(Optical Kerr Shutter,OKS)对富勒烯有机-无机杂化材料的飞秒超快非线性特性进行了实验研究.获得270 fs的开关时间,所得的富勒烯有机-无机杂化材料的三阶非线性系数X~(3)约为4.5×10~(-4) esu,比C_(60)分子的三阶非线性系数X~(3)高一个数量级.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富勒烯有机-无机杂化材料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.     

基于超导纳米线单光子探测器深空激光通信模型及误码率研究

高速深空通信是深空探测的关键技术之一,具备单光子灵敏度的激光通信系统将大大提高现有的深空通信速度.然而,单光子条件下的激光通信不仅需要考虑传输环境的影响,还需要考虑实际单光子探测器性能和光子数量子态的分布.本文在不考虑大气湍流影响的情况下,以光电探测模型为基础,引入超导纳米线单光子探测器(SNSPD)系统的探测效率和暗计数,建立了反应系统差错性能的数学模型,提出了系统误码率的计算公式.先对公式中的光强和激光脉冲重复频率对误码率的影响进行仿真,再通过实验结果验证仿真模型.结果表明,光强对误码率的影响最明显,随着光强从0.01光子/脉冲到1000光子/脉冲的增加,误码率从10~(-1)到10~(-7)量级明显下降;激光脉冲重复频率对误码率的影响受到不同光强的制约,但都随着脉冲重复频率的增加呈下降趋势.与此同时,当增加光强或者提高速度时,误码率高于仿真结果,约在10~(-4)量级,其原因可能是实际通信中调制光信号的消光比不足和光纤引入背景噪声提高了系统暗计数.以上模型和实验结果为进一步开展基于SNSPD的月球-地球、火星-地球等高速深空激光通信奠定了基础.     

基于双通预脉冲清洁及腔内频谱滤波的高对比度飞秒激光再生放大器

为了提高再生放大器输出激光脉冲的对比度,需要同时提高激光脉冲纳秒尺度的对比度和皮秒尺度的对比度。利用普克尔盒对主脉冲和预脉冲时间滤波的方法,设计了普克尔盒的双通预脉冲清洁装置,通过该装置使再生放大器输出激光纳秒尺度的预脉冲对比度提高了5个数量级;利用频谱整形方法,通过在放大器腔内适当位置插入频谱整形滤波片使得主脉冲前400 ps处的放大自发辐射对比度提高了1个数量级。最终,在双通预脉冲清洁与腔内频谱滤波共同作用下,再生放大器输出激光纳秒尺度的预脉冲对比度从4.3×10^-4提高到了6.6×10^-10,放大自发辐射对比度(主脉冲前400 ps)从5.0×10^-8提高到了5.0×10^-9。     

应用压电陶瓷测量光压

利用压电陶瓷测量了非真空环境下激光和LED的光压,并设计实验排除了热效应以及光伏效应.实验结果表明:照射光强和压电片的放电电流成线性关系,可以通过检测放电电流测量光压,并且对光频率没有限制.实验测得标称值为0.2 W的激光和1 W的LED的光压分别在10~(-10) N和10~(-9) N数量级.     

阿秒光谱技术的探讨(综述)

<正> 1965年美国贝尔实验室首先用红宝石激光器获得ps超短光脉冲。从此高速光谱技术进入超高速领域,即ps光谱技术。不久又出现了ps扫描摄影机,使ps技术逐步应用到物理学、化学、生物学以及光电子学等各个方面,研究各种超快速过程。在1965年以前的100多年间,高速光谱技术只提高了两个数量级,即从10~(-7)s发展到10~(-9)s。然而,从六十年代初出现激光器算起,到现在才20多年,高速光谱技术却从10~(-9)s发展到了10~(-14)s,提高了五个数量级,接近了10~(-15)s,即fs的范畴。贝尔实验室在这个领域一直占领先地位。它在1981年得到90fs的     

微小平面透镜的激光加工

本文论述了利用光损伤(光蚀)制造微小平面透镜的实验结果,实验中使用脉冲YAG激光照射MMA(甲基丙烯酸酯)板的方法加工微小平面透镜。微小平面透镜的折射率分布具有洛伦兹形状,通过调整YAG激光的照射次数、脉冲宽度和能量密度,得到了透镜的最大折射率差10~(-4)～10~(-4),焦距100～0.1cm,透镜直径2～4mm等数值。     

激光超声中微振幅测量的干涉仪电偏频跟踪系统

激光超声是近些年来发展较快的研究课题。它应用于无损检测的一个重要问题如何测量微振动。由于需检测的对象是小于10~(-10)m数量级的微振动,一般采用干涉仪作为检测的主要手段。干涉仪可以测量微振动,主要有麦克尔逊干涉仪、法布里-珀罗干涉仪等。用干涉仪测量微小振动面临的主要困难是提高测量精度和整个系统的稳定性,使整个系统具有较好的抗干扰性能。我们在研究中采用了激光频率锁定方法。其     

激光照射薄膜靶的微微秒照相

激光等离子体实验中。许多现象是在微微秒和微米范围内发生的。为了研究这些现象,采用微微秒激光脉冲与高分辨率光学相结合的方法可以提供必要的空间和时间分辨率。实验观察是在碘激光系统AsterixⅢ上进行的。碘激光输出波长为1.3μm,脉冲能量最大输出为300J,脉冲宽度为300ps。靶面功率密度为3×10~(15)W·cm~(-2)相应的半能量点的直径为85μm。利用脉冲宽度为10ps的主被动锁模染料激光脉冲,在与碘激光成90°的方向上,拍摄了时间分辨的阴影照片。同以往的方法相比,染料激光系统作了相当大的改进;特别是染料激光脉冲与碘激光脉冲的同步。染料激光脉冲相对于碘激光脉冲的到达时间可以预先选择,其漂移时间为200ps。所拍得的阴影照片的空间分辨率为10μm。从阴影照片可以看出,除了被加速的冷箔材料之外,还观察到“发丝”、“冲击”等的形成以及沿着靶的表面传导等现象。随着激光强度的增加,这些现象变得愈来愈明显。由于在等离子体与靶架之间存在着很高的电位差,所以对于某些放电现象的观察可能更为可靠。用条纹相机定量地测量了2和10μm厚的塑料薄箔条的膨胀。在高强度激光照射下观察了有机玻璃中等离子体云的形成以及由于激光束的冲击所释放出的冲击波。实验和理论计算表明,激光产生的等离子体被充电到10~     

超快激光的光电应用

超快激光一般是指脉冲宽度短于10ps的脉冲激光,主要指短皮秒和飞秒(10-15s)激光。这个时间尺度短于激发态电子向晶格弛豫能量的所需时长,使光与物质相互作用呈现了与通常光激发显著不同的特性,也促成了其崭新的光电应用。围绕飞秒激光与物质相互作用快(作用时间短)、强(瞬态功率高)、精(非线性使作用区体积小,用作加工分辨率高)的特点,开展了系列研究,包括飞秒激光超快光谱用于光/电-电/光转换动力学探索,激光诱导气体成丝用于近程遥感探测,及飞秒激光微纳加工用于新原理、新材料微纳集成器件的制备。介绍了相关研究的进展。     

激光场和温度对氢氰酸分子准直的影响

通过分裂算符方法求解氢氰酸(HCN)分子的核转动波包,研究了激光场脉冲宽度、载波频率、激光峰值强度以及转动温度等参数对HCN分子准直程度的影响.结果表明,在温度T=10 K,使用脉冲宽度为100 fs,波长为800 nm,激光峰值强度I4×10~(13)W/cm~2范围内的激光场准直HCN分子时,最高准直度随光强增加升高,并且随光强增加,最高准直度增速变缓.在温度T=10 K,准直激光脉冲宽度为100 fs,波长为800 nm,峰值强度I=2×10~(13)W/cm2时,随激光载波频率在0.38×10~(15)Hzv1.13×10~(15)Hz范围内增加,HCN分子最高准直度出现振荡,在载波频率v=(0.4+0.1·n)×10~(15)Hz(n=1,2,3)时,最高准直度取极大值.在准直激光脉冲宽度为100 fs,波长为800 nm,峰值强度I=2×10~(13)W/cm2时,随温度在0 KT90 K范围内上升,准直度明显下降.     

一维模型原子在组合脉冲辐照下的高次谐波发射

本文采用SMT (simple man's theory) 仔细分析了一维普薛耳-特勒势(P-T势)模型原子在高、低频组合强激光脉冲辐照下电子的动力学行为.并且, 在此基础上,着力讨论了电离电子在激光脉冲策动下回核并与之复合从而发射高次谐波的平台结构.采用一种特殊设计的高、低频脉冲组合方案,使谐波发射效率较之于只用单一低频激光时的谐波发射效率提高两个数量级.     

微小平面透镜的激光加工

本文报导了利用光学破坏(光蚀—译者)法制造微小平面透镜的实验结果。实验中采用YAG 激光脉冲照射甲基丙烯酸甲酯板的方法加工微小平面透镜。微小平面透镜的折射率分布为洛伦兹形状。通过调整YAG 激光的照射次数、脉冲宽度和能量密度可获得透镜的最大折射率差为10~(-4)～10~(-3),透镜焦距为0.1～100cm,透镜直径为2～4mm。     

粉粒体物理简介

物理学是一门内容十分丰富的学科。微观领域,目前探讨的对象已经达到10~(-17)m数量级的空间尺度和10~(-23)s的时间尺度,宇观领域,其空间距离达到10~(26)m以上,时间数量级是10~(10)年。物理世界微观和宇观二极一直是物理学研究     

用激光增强电离光谱(LEIS)方法进行钠原子的灵敏检测

用脉冲可调谐染料激光共振激励火焰中的钠原子。通过测量钠原子的激光增强电离光谱(LEIS)信号进行钠原子的灵敏检测,实际的检测限可达10~(-11)g/ml。