飞秒激光诱导自组织纳米周期结构及其光学特性的研究进展

飞秒激光具有超快、超强的特点.飞秒激光微纳加工发展非常迅速. 本文综述了近十年来利用飞秒激光在金属、半导体、介质等各类材料中制备的纳米周期结构, 阐述了若干关于飞秒激光诱导纳米周期结构的物理机理的观点.讨论了基于偏振调制的多光束 干涉在半导体表面制备纳米周期结构,简要叙述了周期结构对材料光学特性的影响. 关键词： 飞秒激光 纳米周期结构 多光束干涉 光学特性     

飞秒激光双光束干涉高效率地制备硅表面超亲水结构

利用飞秒激光双光束干涉技术,结合柱透镜线扫描技术,在30 s内制备了面积为10 mm×10 mm的微米-纳米复合结构,极大地提升了激光加工效率.飞秒激光刻蚀后的硅表面包含双光束干涉引起的长周期微米结构,以及飞秒激光诱导的纳米周期结构.微米-纳米复合结构极大地提升了表面粗糙度,在毛细效应的作用下,硅在空气中显示出超亲水性...     

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．     

飞秒激光诱导硒化锌晶体表面自组织生长纳米结构

 以250 kHz高重复频率钛宝石飞秒激光聚焦到硒化锌晶体表面,利用扫描电子显微镜观测飞秒激光辐照后晶体的表面结构。发现线偏振激光辐照的区域形成了自组织周期性纳米结构,其周期为160 nm左右,并且可以通过改变激光的偏振方向调节纳米光栅结构的取向;当晶体相对于激光光束以10 mm/s速度移动,经激光扫描后,在晶体表面形成了长程类布拉格光栅。当飞秒激光光束为圆偏振光时,辐照区域形成均匀的纳米颗粒。     

飞秒激光脉冲诱导透明介质的非线性吸收和折射率改变轮廓研究

实验研究了飞秒激光脉冲诱导熔融石英的非线性吸收特性,利用激光诱导自由电子等离子体浓度取决于多光子吸收系数和入射光强的关系;数值模拟了激光诱导折射率变化区域的大小,结合非线性吸收机理和飞秒激光脉冲与介质的相互作用,解释了飞秒激光脉冲超精细加工不受衍射极限的约束,可实现纳米级加工的机理结果表明,电介质的电离能越大,飞秒脉冲诱导的折射率变化区域就越小,但要求的激光脉冲能量也越大;为飞秒激光脉冲超精细加工的材料和激光参量选择提供了理论依据.     

时间整形飞秒激光诱导熔融硅表面纳米周期条纹的电子动力学研究

研究了时间整形飞秒激光在熔融硅表面诱导纳米周期条纹结构的电子动力学过程.通过引入非线性电离机制和表面等离子激元的瞬态作用机理,建立了关于时间整形飞秒激光诱导和调控熔融硅表面纳米周期条纹结构的电子动力学模型,并应用该模型研究获得了纳米条纹周期与时间整形脉冲时间间隔的定量关系.理论研究结果表明,通过调节时间整形脉冲的时间间隔可以实现操控表面等离子激元与激光瞬态干涉过程中的波矢配对,最终可实现对诱导的纳米条纹周期的调控.此模型预测得到的纳米条纹周期与实验结果符合得很好.该研究对于深刻理解整形脉冲链诱导材料表面纳米周期结构的电子动力学操纵机制以及对条纹周期的调控都具有重要的理论价值.     

1kHz飞秒激光脉冲在空气中传输成丝的演化过程

利用高重复频率(１kHz)、低能量的飞秒激光脉冲研究激光脉冲在空气中传输成丝的演化过程.采用成像的方法观测飞秒激光脉冲在大气传输过程中光束截面上光强分布变化，以及大气等离子体通道对光强分布的反作用.实验结果表明，激光脉冲在传输过程中先形成双丝结构，再逐渐合并成单丝结构.实验结果与利用非线性薛定谔方程耦合多光子电离的数值模拟结果基本一致. 关键词： 飞秒激光脉冲 等离子体通道 成像     

飞秒激光诱导金属钨表面周期性自组织结构的研究EI北大核心CSCD

飞秒激光诱导金属表面周期性自组织微纳米条纹结构,在调控热辐射源、摩擦、超亲水性、超疏水性和打标等方面具有广泛的应用前景.研究了800nm飞秒激光诱导金属钨表面周期性自组织结构的形成规律和形成机理.采用Sipe干涉模型和有限时域差分法,仿真了第1个飞秒激光脉冲刻蚀后随机粗糙表面引起的激光电磁场能量表面分布和第20个脉冲后低空间频率条纹结构引起的激光电磁场能量表面分布.揭示了低空间频率条纹与高空间频率条纹的形成机理,考察了表面微观形貌的演化和条纹周期随着脉冲增多而递减的现象.     

飞秒激光诱导金属钨表面周期性自组织结构的研究

飞秒激光诱导金属表面周期性自组织微纳米条纹结构,在调控热辐射源、摩擦、超亲水性、超疏水性和打标等方面具有广泛的应用前景.研究了800nm飞秒激光诱导金属钨表面周期性自组织结构的形成规律和形成机理.采用Sipe干涉模型和有限时域差分法,仿真了第1个飞秒激光脉冲刻蚀后随机粗糙表面引起的激光电磁场能量表面分布和第20个脉冲后低空间频率条纹结构引起的激光电磁场能量表面分布.揭示了低空间频率条纹与高空间频率条纹的形成机理,考察了表面微观形貌的演化和条纹周期随着脉冲增多而递减的现象.     

飞秒激光光刻波导偏振器

飞秒激光诱导折射率变化提供了一种灵活的三维光子器件制作手段.飞秒激光光刻的Ⅱ类波导具有偏振导光特性,可以作为波导偏振器,但是对于要保留的偏振分量损耗太大.本文阐述了一种利用飞秒激光在熔融石英中制作的新型低损耗波导偏振器.它由中间的一根Ⅰ类波导及两侧的两根Ⅱ类纳米光栅轨迹构成.基于飞秒激光诱导的纳米光栅的偏振依赖散射特性...     

Nonlinear Compton scattering of strong laser radiation on channeled particles in a crystal

A version for intense γ-ray radiation based on the multiphoton scattering of strong laser radiation on relativistic particle beam channeled in a crystal is proposed. The incident laser beam and charged particles beam are counter-propagating and the laser radiation is resonant to the energy levels of transversal motion of channeled particles.     

SO2在308nm的多光子电离飞行时间质谱研究

我们在超声分子束条件下,利用308nm波长的XeCl准分子激光对SO_2分子进行了多光子电离飞行时间质谱实验研究.实验中我们观测到了S~+、SO~+和SO_2~+的质谱信号,测量了各离子信号强度随激光强度的变化关系,并探讨了可能的多光子电离/解离机制.     

在超声分子束下气相四甲基硅分子的多光子解离与电离

采用超声分子束技术，以飞行时间质谱仪，在４１０～３７１ｎｍ内着重检测了不同波长、不同能量的激光对气相Ｓｉ（ＣＨ３）４分子多光子电离（ＭＰＩ）飞行时间（ＴＯＦ）质谱产物分布的影响。根据实验结果，对Ｓｉ（ＣＨ３）４分子多光子解离电离可能经历的通道和反应机理进行了讨论。     

Localized and dispersive states in the multiphoton ionization processes

We introduce the notion of localized and dispersive states in the problem of multiphoton ionization of atoms by a laser beam. The connection is made with the ionization probability.     

Sm(DBM)3Phen-doped poly(methyl methacrylate) for three-dimensional multilayered optical memory

We report on the formation of submicrometer voids within Sm(DBM)3Phen-doped poly(methyl methacrylate) (PMMA) under multiphoton absorption excited by an infrared laser beam. An ultrashort-pulsed laser beam with a pulse width of 200 fs at a wavelength of 800 nm is focused into doped PMMA. The large changes in refractive index and the fluorescence associated with a void allow conventional optical microscopy and reflection-type confocal microscopy to be used as detection methods. Voids can be arranged in a three-dimensional multilayered structure for high-density optical data storage.     

Multiphoton dissociation of diatomic molecule under the influence of intense laser beam

Transition probability of multiphoton dissociation of diatomic molecule in an intense laser beam has been calculated using a method due to Reiss. Numerical computations are done for the case of hydrogen molecular ion. Natural units have been used here.     

激光诱导Fe^＋和Fe（CO5）离子分子反应机制的实验和理论研究

利用超声分子束和飞行时间质谱检测系统,实验研究了Fe(CO)_5在308nm,355nm和355nm+532nm波长的多光子解离和电离机制.根据实验测量和对于质谱峰结构和峰型的分析分离出由不同机制产生的各离子信号.对于Fe~+和Fe(CO)_5离子分子反应机制及其关于激光波长的依赖关系.从实验和理论两方面做了较深入的研究.     

Photodissociation of RbI in an Intense Laser Field: Detection of the Product Metal Atom Rb Using RIMS

It is reported on the recent research using resonant ionization spectroscopy (RIS) and resonant ionization mass spectroscopy (RIMS) to detect the photodissociation product of Rubidium iodide molecules in a molecular beam in an intense laser field. Time of flight mass spectra is recorded. In particular, the appearances of multiphoton ionization are discussed.     

紫激光作用下四甲基硅多光子电离TOF质谱研究

本文采用超声分子束技术，以飞行时间质谱仪，在３９６～３８７ｎｍ内的紫激光作用下对四甲硅进行了多光子电离飞行时间质谱的研究，在较高在激光能量作用下检测到了Ｓｉ（ＣＨ３）＾＋ｎ（ｎ＝１，２，３，）、Ｓｉ＾＋及Ｃ＾＋２等多种离子的信号，在较低的激光能量作用下只检测到了Ｓｉ＾＋、Ｃ＾＋２等离子的信号，表明四甲基硅在不同激光能量作用下经历了不同的多光子电离过程。     

Photodissociation of RbI in an Intense Laser Field: Detection of the Product Metal Atom Rb Using RIMS

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｏｎｉｚａｔｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ (ＲＩＳ)ｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｅａｒｌｙ 1970ｓｆｏｒｔｈｅｕｌｔｒａ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆａｔｏｍｓ .Ａｓｔｈｅｎａｍｅｉｍｐｌｉｅｓ ,ｉｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｏｎｓｈａｖｅｔｏｂｅｄｅｔｅｃｔｅｄ ;ｓｉｎｃｅｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｏｆｉｏｎｓｉｓｕｓｕａｌｌｙｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙｍｏｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｈａ…