多光束激光干涉光刻图样

利用电磁理论,研究了多光束激光干涉图样的产生原理,结合计算机数值模拟和相关实验结果,分析了干涉图样的影响因素。研究结果表明：多光束激光干涉图样可以看成是多组余弦分布的平行线条纹的叠加;相干光束的偏振方向、入射方向、光束间相差是干涉图样的重要影响因素,改变这些因素,余弦分布的平行线条纹的振幅、置、周期和方向发生变化,图样也随之变化。     

超短脉冲激光诱导周期性表面结构

激光诱导周期性表面结构（Laser-induced periodic surface structures,LIPSS）具有纳米尺度的特征结构和自重复的微观尺度的排列图案,因此,LIPSS在传感器、太阳能发电、光催化等方面具有广泛的应用前景。本文首先介绍LIPSS形成过程中超快激光与物质相互作用的复杂过程,强调瞬态光学性质和表面结构变化的作用。然后综述几种具有代表性的LIPSS形成机理,并且讨论了各自的优缺点。接着介绍了LIPSS形成过程中材料的变化,主要包括材料化学成分、晶体结构和表面微观结构的变化。最后综述了LIPSS在材料表面处理、光学和机械等方面的应用。     

氢团簇在飞秒强激光场中的动力学行为

利用分子动力学方法研究了氢团簇在飞秒强激光场中的动力学行为. 与库仑爆炸模型所预言的不同, 团簇的膨胀是各向异性的, 质子平均动能沿激光场极化方向上的分量要明显大于垂直于激光场极化方向上的分量. 讨论了团簇各向异性膨胀产生的原因, 分析了激光和团簇参数对各向异性程度的影响.     

采用飞秒激光诱导制备彩色金属

采用脉宽为35～65fs,中心波长为800nm的飞秒脉冲激光对经抛光的镍片进行表面扫描处理,并在金属表面上制备了彩色镍图案;设置不同的激光扫描速度和能量密度扫描处理不锈钢表面,亦制备了彩色图案。介绍了实验过程,分析了实验结果,扫描电子显微镜（SEM）形貌分析显示,经过飞秒激光扫描处理的金属表面出现了纳米量级的激光诱导周期表面结构（NC—LIPSS）,在镍上形成的结构周期约为480—510nm,在不锈钢上形成的结构周期约为480～540nm。     

利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的研究

提出了一种利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的物理方案.利用自相似方法研究了不同脉冲前沿的单飞秒激光辐照钛平板靶产生的类氖钛X射线激光等离子体的特性,得到了电子温度、电子密度和定标长度三者的定标律,讨论了给定输入参数下各定标律曲线的特性.研究表明,利用单个飞秒激光能够实现X射线激光的产生,而且脉冲前沿强度随时间增长平缓的飞秒激光有利于驱动X射线激光.本研究为实验上实现单飞秒激光脉冲驱动X射线激光提供了一种新的方案.     

飞秒激光制备彩色镍

采用飞秒脉冲激光在空气条件下扫描处理镍片表面,制备了彩色镍。用扫描电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计、拉曼光谱仪等对其进行了表征。扫描电子显微镜测量显示,彩色镍表面出现了纳米激光诱导周期表面结构,结构周期为480～510 nm;紫外-可见-近红外分光光度计测量表明,彩色镍对波长为200～2 200 nm的光的反射率大大降低;拉曼谱表明样品表面形成了一定含量的氧化镍。     

飞秒抽运随机激光输出波形的可控性研究

本文基于随机激光的时域理论,研究了飞秒脉冲抽运下二维随机激光的辐射特性,并着重讨论了抽运脉冲的峰值强度、脉宽和脉冲波形对辐射光时域波形的影响.结果表明, 辐射光的时域波形强烈依赖于抽运光脉冲的参数,通过调整抽运方式可以控制辐射光的输出波形.数值模拟结果为研究随机激光输出波形的可控性技术提供了理论依据. 关键词： 激光物理 随机激光器 飞秒抽运 脉冲波形     

飞秒激光诱导钛表面形成高空间频率周期条纹结构

利用波长为800 nm的飞秒激光,在空气和去离子水中诱导钛表面形成不同的周期条纹结构。在空气中,激光能量密度为0.265 J/cm2时,钛表面主要形成周期为500~560 nm低空间频率条纹结构;激光能量密度为0.102 J/cm2时,主要形成的是周期为220~340 nm高空间频率条纹结构。两种条纹均垂直于入射激光偏振方向,且条纹周期随着脉冲重叠数的增大而增大。在水中,除形成垂直激光偏振方向、周期为215~250 nm的高空间频率条纹结构,还形成了平行于激光偏振方向且周期约为入射激光波长八分之一的高空间频率条纹结构。利用表面等离子体理论、二次谐波及Sipe理论对各种周期条纹结构的形成机理进行分析,发现周期条纹结构的形成与钛表面氧化层有密切的关系。     

采用飞秒激光诱导制备彩色金属

采用脉宽为35～65 fs,中心波长为800 nm的飞秒脉冲激光对经抛光的镍片进行表面扫描处理,并在金属表面上制备了彩色镍图案;设置不同的激光扫描速度和能量密度扫描处理不锈钢表面,亦制备了彩色图案。介绍了实验过程,分析了实验结果,扫描电子显微镜(SEM)形貌分析显示,经过飞秒激光扫描处理的金属表面出现了纳米量级的激光诱导周期表面结构(NC-LIPSS),在镍上形成的结构周期约为480～510 nm,在不锈钢上形成的结构周期约为480～540 nm。     

Dynamic generation of Debye diffraction-limited multifocal arrays for direct laser printing nanofabrication

We propose a Debye-theory-based iterative method to produce accurate phase patterns for generating highly uniform diffraction-limited multifocal arrays with a high-NA objective. It is shown that by using the Debye method, the uniformity of the diffraction-limited focal arrays can reach 99%, owing to the critical consideration of the depolarization effect associated with high-NA objectives. The generated phase patterns are implemented in fast dynamic laser printing nanofabrication for the generation of individually controlled high-quality microvoid arrays in a solid polymer material by a single exposure of a femtosecond laser beam. As a result of the high-quality multifocal arrays, functional three-dimensional photonic crystals possessing multiple stopgaps with suppression up to 80% in transmission spectra are demonstrated.     

多偏振飞秒激光制备彩色铁

采用四个不同偏振方向的线偏振和圆偏振态飞秒激光扫描处理金属铁表面来制备不同的彩色铁。从不同角度观察被处理区域时,线偏振扫描处理的彩色区域呈现不同的色彩, 而圆偏振扫描处理的区域没有明显的颜色变化。扫描电子显微镜图片显示,线偏振激光扫描处理金属铁表面形成了nm量级的激光诱导周期表面结构,其方向始终与激光偏振方向垂直;圆偏振激光扫描处理金属铁表面形成的条纹结构不明显且有大量的纳米颗粒结构。     

飞秒激光烧蚀硅表面产生微纳结构过程中激光脉冲数目的影响

为了研究飞秒激光脉冲数目与硅表面形貌之间的关系,在相同的SF6气体氛围下,改变照射硅表面的飞秒激光脉冲数,发现在飞秒激光照射下由硅表面形成的微型锥状尖峰的高度与飞秒激光脉冲数呈现一种非线性关系.通过对该关系的研究有利于找出在制造具有较高吸收效率的高微型锥状尖峰的"黑硅"的实验条件,有利于基于"黑硅"材料的光电器件转化效...     

Porous microstructures induced by picosecond laser scanning irradiation on stainless steel surface

A study of porous surfaces having micropores significantly smaller than laser spot on the stainless steel 304L sample surface induced by a picosecond regenerative amplified laser, operating at 1064 nm, is presented. Variations in the interaction regime of picosecond laser pulses with stainless steel surfaces at peak irradiation fluences(F_pk=0.378–4.496 J/cm²) with scanning speeds(v=125–1000 μm/s) and scan line spacings(s=0–50 μm) have been observed and thoroughly investigated. It is observed that interactions within these parameters allows for the generation of well-defined structured surfaces. To investigate the formation mechanism of sub-focus micropores, the influence of key processing parameters has been analyzed using a pre-designed laser pulse scanning layout. Appearances of sub-focus ripples and micropores with the variation of laser peak fluence, scanning speed and scan line spacing have been observed. The dependencies of surface structures on these interaction parameters have been preliminarily verified. With the help of the experimental results obtained, interaction parameters for fabrication of large area homogeneous porous structures with the feature sizes in the range of 3–15 μm are determined.     

超短激光脉冲

概述了超短激光脉冲技术的发展进程、研究进展及其在液态分子研究方面、超快现象等领域的应用。     

Tailored TEMp0 beams for large size 3-D laser prototyping

The Laser-Lithography technique allows the fabrication of complex objects having microsizes by selectively solidifying polymeric materials layer by layer upon exposure to a focused Gaussian laser beam having a beam propagation factor M²=1. We can expect that extension of this technique to large sizes 3-D prototyping comes up against a large increase in the design time. A possible solution is the increase in the focused spot size, but unfortunately at the price of a great reduction in the longitudinal resolution due to the resulting increase in the depth of focus. To overcome these difficulties, we propose the use of a rectified TEM_p0 beam allowing the obtaining of a Gaussian beam intensity profile in the focus plane of a lens. The reshaped TEM_p0 beam has a beam propagation factor M²≈(2p+1), and this yields to a relative improvement of the longitudinal resolution although the spot size is increased for reducing the processing time.     

基于局域场加强的近场纳米加工技术

介绍了一种全新的基于飞秒激光局域场加强效应的纳米加工技术,通过使用了微焦级别脉宽为130 fs、波长800 nm的飞秒激光照射于原子力显微镜的探针针尖,利用其局域场加强效应在金薄膜表面加工出各种纳米图形。对加工参数对加工线宽的影响中,我们发现了随着加工能量的减小和加工速度的不断增大将导致加工线宽不断减小,最终达到了极限线宽(～10 nm)。这项技术可以广泛的应用与各种材料的加工中,尤其适合各种金属薄膜的加工,特别是结合了现有的自动化控制系统更是可以加工出任意复杂的二维纳米图形。     

飞秒激光相干场诱导材料功能微结构

飞秒激光在整个脉冲宽度内具有极好的相干性，因而当从同一光束分出的两束或两束以上的光束时间与空间上实现相互叠加时将会形成强度周期性调制的电磁场．这种周期调制的电磁场与材料产生相互作用，能诱导出相应的周期微结构．最近通过两束或两束以上飞秒激光干涉诱导功能微结构得到了广泛研究．文章综合了国内外飞秒激光研究小组在干涉诱导微结构方面的一些最新成果以及作者在这方面开展的工作，对飞秒激光干涉技术的原理及其在诱导微结构方面的应用进行了介绍．     

飞秒脉冲激光对纳米金属薄膜传导模型的解

研究了一类飞秒脉冲激光对纳米金属薄膜传导模型. 首先求出模型的退化解, 然后利用摄动理论和方法, 得到了相应模型的任意次渐近解. 最后论述了解的渐近性态. 关键词： 飞秒脉冲 激光 渐近性态     

Ag掺杂对高重复频率飞秒激光诱导Gd2O3-MoO3-B2O3玻璃析晶

将800nm高重复频率250 kHz的飞秒激光分别聚焦到掺Ag和没有掺Ag的Gd2O3-MoO3- B2O3玻璃表面,研究掺Ag对飞秒激光诱导析晶的影响。对激光辐照的区域显微拉曼分析发现对于没掺Ag玻璃,诱导玻璃析晶需要的激光功率和辐照时间比掺了Ag的玻璃要大要长,这说明Ag的掺入促进了玻璃的析晶。其机理可能为飞秒激光的多光子吸收效应,导致玻璃基质中桥氧键断裂,产生非桥氧空穴和自由电子,玻璃中的Ag离子捕获电离出来的电子被还原成Ag原子,Ag原子在热动力的驱动下移动聚集形成银纳米颗粒,形成的银纳米团簇作为核促进了钼酸盐玻璃的析晶。     

用于激光推进的高功率激光器的选择

 从激光推进的要求出发，阐述了用于激光推进的高功率激光器的选择原则，即激光器必须满足：（1）高的平均功率和峰值功率；（2）高的单脉冲能量；（3）高的重复频率；（4）优良的大气传输特性。主要分析了目前YAG固体激光器、自由电子激光器和TEA脉冲CO₂激光器的特点，通过上述4个方面性能的比较，认为在目前水平下，TEA脉冲CO₂激光器是进行激光推进的首选强激光源，其优点表现在：功率可达10kW量级，单脉冲能量可达0.5~1kJ，重复频率为20~40Hz；激光波长处于大气传输窗口，对大气变化不敏感；工作物质快速流动，不存在热透镜效应和破坏阈值；相关光学元件易于制造；光束质量较好；运行成本低。