脉冲激光光热失调技术

将脉冲激光作为加热光引入光热失调测量技术中,提出了脉冲激光光热失调测量技术,介绍了其基本原理,分析了脉冲激光光热失调测量技术用于测量光学薄膜微弱吸收的可行性.实验以532 nm的高反射光学薄膜为样品,采用波长为632.8 nm的探测光,研究了脉冲激光光热失调技术信号振幅的时间特性以及最大信号幅值与样品表面加热光能量密度、加热光斑与探测光斑相对位置的变化关系.研究结果表明,光热信号随时间先增大后减小,而随表面加热光能量密度的提高而增大,当样品表面加热和探测光斑重合时光热信号最大.     

聚焦激光束加热时脉冲光热偏转光谱的理论及构型优化

本文给出了聚焦激光束加热时脉冲光热偏光谱的理论，考虑了加热束传输特性和探测束有限尺寸的影响，比较了各种理论模型及其适用范围，并对紧聚焦激光束加执焊脉冲光热偏转光谱的各项结构参数进行了优化。     

脉冲光热光束偏转测定导温系数

从理论上推导了脉冲光热光束偏转瞬态信号与导温系数关系,表明可由脉冲光热光束偏转信号测定热物性的重要参数之一——导温系数。实验上测量了蒸馏水、有机玻璃、光学玻璃的导温系数。本方法的特点是非接触瞬态测定。     

利用光热偏转技术实施光学薄膜弱吸收的多波长测量

介绍了光热表面形变光束偏转技术用于测量光学薄膜弱吸收的基本原理,简述多波长吸收测量装置的建立和测试过程,最后给出简单的测量实例.     

短脉冲激光泵浦的光热偏折光谱理论

普遍应用的光热偏折光谱通常所采用对连续激光调制变为ｍｓ级脉冲光作泵浦光，这里我们首次讨论了当泵浦东为δ函数时，光热偏折光谱在平行检测情况下的理论效应，结果表明，后者具有更高的灵敏度和更为简单的表达式，文中还讨论了把短脉冲视为δ函数的条件。     

调Q双红外脉冲激光皮下消脂初探

人体过多的脂肪严重影响形体美和健康。为了提高消脂效率可选择高吸收系数的激光,但其不易穿透表皮和真皮到达脂肪表面进行消脂。基于消融性微小光热解效应和选择性光热解效应的基本原理,采用聚焦、调Q的2.75 mm波长中红外脉冲激光消融皮肤表皮和真皮,形成微小的通道,便于后续聚焦、调Q的2.3 mm波长红外脉冲激光能量无损地穿过通道选择性光热解脂肪组织,光热解产物通过新陈代谢排出体外,微小消融区在周围正常组织作用下快速愈合,实现消脂治疗安全性和有效性的和谐统一。该研究可为皮肤科手术治疗提供一种新方法。     

细胞外溶液的近红外光热响应取决于其吸收特性

光热效应是激光与生物组织相互作用中的一个主要因素, 但其产生、传输和作用机理尚不十分清晰. 本文采用双波长近红外激光辐照和膜片钳技术相结合的方法, 选择980 nm和845 nm两个波长的近红外激光, 因其在水中的吸收系数分别为0.502 cm^-1和0.0378 cm^-1, 接近十倍差异. 若溶液是产生光热响应的主要介导物质, 则期望这两个波长的激光辐照所产生的溶液温升也将呈现相应的十倍比例关系. 研究中把溶液光热响应过程分为温升的建立和耗散两个阶段. 在温升建立阶段,理论模型的建立采用长时程 (激光作用时程长于介质的热弛豫时间)作用理论的研究结果, 实验是使用膜片钳系统来测量细胞外溶液中, 已进行温度标定的、充灌溶液的玻璃微电极电导变化, 根据这个电导变化来定量研究溶液光热响应与其吸收特性的关联性; 在耗散阶段, 使用膜片钳系统监测神经细胞的电生理功能变化. 理论和实验两方面的结果都表明, 溶液对低强度近红外激光的吸收特性决定了其光热响应. 这一结果, 可以直接用于生物组织光热响应特性相关的机理研究. 关键词： 光热响应 双波长的方法 近红外激光和生物组织相互作用 空电极方法     

10 GHz可调谐主动锁模光纤环形激光器研究

采用主动锁模技术 ,在光纤环形激光器中实现了脉冲重复率为 10GHz、脉冲宽度为 10ps、线宽为 0 171nm的激光输出 ,波长调谐范围达 37 8nm。实验结果表明 ,主动锁模光纤激光器由于其输出脉冲窄、脉冲啁啾小、波长调谐方便及与光纤系统兼容等优点 ,有望成为未来超高速光通信系统中的理想光源。     

基于倍频波长转换中走离效应产生多个脉冲的研究

利用倍频光与泵浦光脉冲之间的走离效应,通过在周期性极化的LiNbO3波导中间增加两段未被极化的波导,1.55 μm波段的泵浦脉冲在极化的波导部分产生0.77 μm波段的倍频光,在未被极化的部分不产生倍频光,形成了三个被间隔开来的倍频子脉冲.通过差频将三个倍频子脉冲还原成1.55 μm波段的三个差频脉冲,实现了用一个泵浦脉冲产生三个转换脉冲.用数值模拟计算展示脉冲的产生及其演化过程,并讨论了用LiNbO3波导参量控制脉冲特征参量的方法.     

逆向注入波长转换方式对转换光脉冲畸变的改善

数值模拟分析了在周期域反转结构的铌酸锂光波导中的脉冲抽运波长转换过程,通过对转换过程中光脉冲波形的演化分析,讨论了抽运光和信号光同向和逆向两种注入方式对转换光脉冲波形的影响.研究结果表明在同向注入方式下由于倍频与差频效应是同时进行的,群速度失配导致的走离效应使倍频光脉冲在波导内不断展宽,遗传给差频转换时,使转换光脉冲发生了波形畸变;为防止转换脉冲发生畸变,提出了采用单片光波导用抽运光和信号光逆向注入的方式,将倍频与差频效应分开来,二次非线性效应不再同时进行,从而改善了转换光脉冲的波形畸变,同时提高了转换效率.     

Wavelength Shift Investigation of Optical Emission from Nanosecond Pulsed Laser Ablated Metal Al

The wavelength shift of optical emission from pulsed laser ablation of metal Al in 1atm air has been investigated by using the time-resolved optical emission spectroscopy (OES). The wavelength shift of OES has a second order exponential decay with time and was also found to be significantly influenced by the laser ablated pulse energy. By taking account of the shielding effect of free electrons inside of the plasma plume, the relation between the electron density and wavelength shift has been discussed.     

在周期性极化铌酸锂波导中的波长转换与光谱分析

实验研究了在准相位匹配LiNbO₃波导中级联的倍频和差频波长转换,通过对转换频谱分析和波形对比分析,讨论了在脉冲泵浦情况下走离效应对光脉冲之间波长转换的影响：由于波导的色散性能,不同波长的光脉冲在波导中传播具有不同的群速度,处在0.8 μm光波段的倍频光脉冲比处在1.55 μm光波段的泵浦光脉冲的传播速度慢,导致了倍频光脉冲与泵浦光脉冲在传播的过程中发生走离;因此倍频脉冲在频域被压缩而在时域被展宽,并遗传给差频过程使得转换脉冲的谱宽变窄、脉宽增加、占空比变大,表明脉冲光泵浦波长转换对信号频谱及波形不是严格透明的转换。实验同时实现了一对多通道的波长转换,表明连续控制光的线宽对转换信号的信噪比有较大的影响。     

Pulsed-laser Pumped Photothermal Deflection Spectroscopy for Liquid Thermal Diffusivity Measurement

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｒｍａｌｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｓｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｎｅｗｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｉｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ .Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ ,ｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｔｈｅｒｍａｌｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙｉｓａｌｓｏｉｍｐｏｒｔａｎｔｗｈｅｎｔｈｅｌｉｑｕｉｄｉｓｕｓｅｄａｓａｃｏｏｌａｎｔｆｏｒｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒａ…     

Repetitive Wavelength Scanning in Qualitative and Quantitative Flame Emission Spectroscopy

The use of repetitive wavelength scanning in qualitative and quantitative flame emission spectroscopy is reported. A repetitive scan is superimposed on a continuous scan and the resulting signal passed through an a.c. signal processing system. Flame background radiation is strongly attenuated and atomic emission lines and sharp bandheads appear as sinusoidal waveforms.

This technique facilitates the identification of atomic emission lines and quantitative scanning atomic emission spectroscopy.     

纳秒强激光中乙腈团簇增强的高价电离研究

利用脉宽为25 ns的脉冲Nd∶YAG 1 064 nm的激光,在1010～1011 W·cm-2的强度下,用飞行时间质谱对乙腈分子束激光电离过程进行了研究。实验中利 用氦气作为载气,乙腈分子束采用扩散和脉冲两种方式进样,当扩散束进样时,乙腈分子的谱峰可用多光子电离来解释,而当脉冲分子束进样时,实验中产生了外层价电子高剥离的Nq+ (q=2～5) 和Cq+(q=1～4)信号谱。实验中同时发现,激光波长增大时,高价离子的谱强度也趋向于增大。激光延迟及谱峰的相关性分析表明,这些高价离子可能来源于乙腈团簇的库仑爆炸 过程。提出一个多光子电离引发,逆韧致吸收加热-电子碰撞电离模型来解释高价离子的产生,对高价离子伴随的波长效应也给出了较为合理的解释。     

痕量气体激光检测系统波长锁定技术研究

利用可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)对痕量气体进行检测时,环境温度变化以及激光器控制电路的噪声常常使得激光器输出波长发生漂移,影响了气体浓度测量的准确性。以开放光路的激光吸收光谱氨气检测系统为例,在分析激光器扫描中心波长随电流变化规律的基础上,提出了基于电流控制的自适应锁定扫描中心波长的方法。研究了基于参考校准光谱的光谱数据对准算法,实现了开放大气中氨气浓度的实时监测。结果表明,波长锁定大大提高了痕量气体浓度反演的准确性和稳定性。氨气浓度具有日变化周期:上下班时段浓度上升,中午达到最大值,夜间浓度降低,系统检测限为3.8mg.m-3.m。     

Pulsed-laser Pumped Photothermal Deflection Spectroscopy for Liquid Thermal Diffusivity Measurement

The pulsed-laser pumped photothermal deflection spectroscopy (PPDS) is applied to measure liquid thermal diffusivity in a modified collinear configuration. Here the pulsed beam is regarded as in the form of a Dirac delta function. The experiment setup used is described. Measurement result for the thermal diffusivity of a liquid sample(magnta/ethanol saturated solution) is reported. The measurement error is less than 3%.     

Double resonance 1-D photonic crystal cavities for single-molecule mid-infrared photothermal spectroscopy: theory and design

We propose and theoretically examine a novel mid-infrared (mid-IR) photothermal spectroscopic sensing technique capable of detecting a single small molecule. Our conceptual design attains such high sensitivity by leveraging dramatically amplified photothermal effects in an optical nanocavity doubly resonant at both mid-IR pump and near-IR probe wavelengths. Unlike conventional mid-IR spectroscopy, the technique eliminates the need for cryogenically cooled mid-IR photodetectors, as optical detection is performed solely at the near-IR probe wavelength. A device design based on nested one-dimensional nanobeam photonic crystal cavities is numerically analyzed to demonstrate the technique's potential for single small gas molecule detection.