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。     

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。     

脉冲激光辐照单晶硅形成的低维结构及其光致荧光特性

将功率密度约为0.5 J·s-1·cm-2、脉冲宽度约为8 ns、束斑直径为0.045 mm、波长为1 064 nm的YAG激光束照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上形成较规则的网孔状结构;该结构有很强的光致荧光,其强度比该样品的瑞利散射强;发光峰中心约在700 nm处。在无氧化的环境里用激光加工出的硅样品几乎无发光,这证实了氧在光致荧光增强上起着重要作用。用冷等离子体波模型来解释孔侧壁网孔状结构形成的机理,并用量子受限-发光中心模型来解释纳米网孔壁结构的强荧光效应。当激光辐照时间为9 s时,孔洞侧壁上的网孔状结构较稳定,且有较强的光致荧光。     

脉冲激光辐照单晶硅形成的低维结构及其光致荧光特性

 将功率密度约为0.5 J·s^-1·cm^-2、脉冲宽度约为8 ns、束斑直径为0.045 mm、波长为1 064 nm的YAG激光束照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上形成较规则的网孔状结构;该结构有很强的光致荧光,其强度比该样品的瑞利散射强;发光峰中心约在700 nm处。在无氧化的环境里用激光加工出的硅样品几乎无发光,这证实了氧在光致荧光增强上起着重要作用。用冷等离子体波模型来解释孔侧壁网孔状结构形成的机理,并用量子受限-发光中心模型来解释纳米网孔壁结构的强荧光效应。当激光辐照时间为9 s时,孔洞侧壁上的网孔状结构较稳定,且有较强的光致荧光。     

飞秒脉冲激光辐照下硅表面光致荧光特性

采用钛宝石飞秒脉冲激光对单晶硅在空气中进行辐照,研究了硅表面在不同扫描速度和能量密度下的光致荧光特性。光致荧光谱（PL）测量表明,在样品没有退火处理的情况下,激光扫描区域观察到橙色荧光峰（603 nm）和红色荧光带（680 nm附近）。扫描电子显微镜（SEM）测量显示,在飞秒脉冲激光辐照硅样品的过程中硅表面沉积了大量的纳米颗粒。利用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）检测到了低值氧化物SiOx（x＜2）的存在,并且结合能谱仪（EDS）检测结果发现氧元素在光致发光中起着重要作用。研究表明：603 nm处橙色荧光峰来自微构造硅表面低值氧化物SiOx,680 nm附近红色荧光带来自量子限制效应。同时样品表面硅纳米颗粒的尺寸和氧元素的浓度分别决定了红色荧光带和橙色荧光的强度,通过调节飞秒激光脉冲的扫描速度和能量密度,可以有效地控制样品的荧光强度。     

飞秒激光作用下的硅表面微结构及发光特性

 采用近红外飞秒激光辐照浸泡在硫酸溶液中的N型单晶硅片,激光波长800 nm,脉宽200 fs,重频1 kHz,平均功率为100 mW,而硫酸溶液的质量分数分别选择为0.1%和1%。辐照后硅表面呈直径为5~8 mm,高度15 mm的柱型结构。分析其荧光特性,并通过比较硅材料表面微结构与激光光源、扫描参数、硅片背景环境的关系,确定最佳辐照条件为激光扫描速度750 mm/s,扫描间距5 mm/s。最终在厚度0.5 mm、直径26 mm的硅片上获得10 mm×10 mm的方形扫描区域,荧光光谱显示激光扫描后的区域在700 nm附近有很强的荧光发射。分析结果表明飞秒激光扫描改变了样品的表面微结构尺寸,增大了吸收面积,扩展了荧光激发波长,有效提高了样品的吸收效率和荧光发光相对强度(超过扫描前发光相对强度的2倍),荧光发射谱的变化是由量子限制效应和表面态模型共同作用的结果。     

飞秒激光作用下的硅表面微结构及发光特性

采用近红外飞秒激光辐照浸泡在硫酸溶液中的N型单晶硅片,激光波长800 nm,脉宽200 fs,重频1 kHz,平均功率为100 mW,而硫酸溶液的质量分数分别选择为0.1%和1%。辐照后硅表面呈直径为5~8 mm,高度15 mm的柱型结构。分析其荧光特性,并通过比较硅材料表面微结构与激光光源、扫描参数、硅片背景环境的关系,确定最佳辐照条件为激光扫描速度750 mm/s,扫描间距5 mm/s。最终在厚度0.5 mm、直径26 mm的硅片上获得10 mm×10 mm的方形扫描区域,荧光光谱显示激光扫描后的区域在700 nm附近有很强的荧光发射。分析结果表明飞秒激光扫描改变了样品的表面微结构尺寸,增大了吸收面积,扩展了荧光激发波长,有效提高了样品的吸收效率和荧光发光相对强度(超过扫描前发光相对强度的2倍),荧光发射谱的变化是由量子限制效应和表面态模型共同作用的结果。     

激光辐照和高温氧化硅锗合金的低维结构和发光特性

采用强激光辐照硅锗合金,然后高温氧化的方法,在样品表面生成微米级小孔,用高精度扫描电镜观察孔内结构,发现片状纳米结构的存在。用荧光光谱仪测量其光致荧光谱,对于激光辐照(无高温氧化)的样品,在峰值705 nm处出现较强的光致发光(PL)。高温氧化后,样品在606 nm处出现一尖锐的PL光谱。利用量子受限和纳晶与氧化物的界面态综合模型解释PL光谱的产生。     

空气中飞秒激光等离子体荧光辐射光谱研究

系统地研究了不同聚焦条件下飞秒激光空气等离子体的荧光辐射特性以及空间演化情况.在紧聚焦情况下,由于焦点附近比较高的激光强度以及比较高的电子密度,辐射光谱表现为连续谱和线状原子光谱的叠加.在弱聚焦情况下,辐射光谱主要由很多分子线谱组成,而没有观测到连续谱的产生.还研究了光谱谱线强度随激光传输距离的演化情况,结果显示,光谱谱线的强度变化在一定程度上间接反映了等离子体细丝的演化情况.     

Nuclear Excitation by X-Ray Emission of Femtosecond Laser Plasma

The proposed model of laser plasma emission spectrum formation enables us to determine the absolute value of the laser pulse to plasma emitted radiation conversion factor, profile of the emission spectrum, and frequency distribution of the intensity and energy in the emitted spectra. This is of interest for laser plasma diagnostics and provides a means for direct calculation of the number of excited nuclei in dependent on the parameters of laser pulse. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

脉冲激光沉积PMN-PT薄膜及其性能研究

以较低温度烧结获得的PMN-PT块材料为靶,采用脉冲激光沉积方法在石英衬底上制备了PMN-PT薄膜,研究了后续退火处理对PMN-PT薄膜的结构及光学特性的影响.结果显示,采用脉冲激光沉积可获得质量较好的钙钛矿结构的PMN-PT薄膜,优化的后续退火温度大约在550℃～750℃之间.     

High-Intensity Femtosecond Laser Interaction with Rare Gas Clusters

Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐａｓｔｙｅａｒｓａｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｈａｓｅｍｅｒｇｅｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅｕｌｔｒａｓｈｏｒｔａｎｄｅｘｔｒｅｍｅｌｙｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｌａｓｅｒ ｐｕｌｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｃｈｉｒｐｅｄｐｕｌｓｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ (ＣＰＡ ) [1] .Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ,ｔｈｅａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｕｌｔｒａｓｈｏｒｔｉｎｔｅｎｓｅ ｐｕｌｓｅｓｏｐｅｎｓａｎｅｗｒｅｇｉｍｅｏｆｓｔｒｏｎｇｆｉｅｌｄ ｍａｔ…     

High-Intensity Femtosecond Laser Interaction with Rare Gas Clusters

With a 45 fs multiterawatt 790 nm laser system and jets of argon and krypton atomic clusters, a study of the interaction of fs intense laser pulses with large size rare gas dusters was conducted. The maximum laser intensity of about 7 × 1016 W/cm2 and dusters composed of thousands of atoms which were determined through Rayleigh scattering measurements were involved inthe experiments. On the one hand, the results indicate that the interaction is strongly cluster size dependent. The stronger the interaction, the larger the clusters are. On the other hand, a saturation followed by a drop of the energy of ions ejected from the interaction will occur when the laser intensity exceeds a definite value for clusters of a certain size.     

Conical Double Frequency Emission by Femtosecond Laser Pulses from DKDP

Conical double frequency emission is investigated by femtosecond laser pulses at a wavelength of 80Ohm in a DKDP crystal. It is demonstrated that the sum frequency of incident wave and its scattering wave accounts for the conical double frequency emission. The gaps on the conical rings are observed and they are very sensitive to the propagation direction, and thus could be used to detect the small angle deviation of surface direction.     

入射角对飞秒激光诱导金属表面周期性结构的影响

用脉宽为60 fs,频率为1 kHz,中心波长为800 nm的飞秒脉冲激光照射在高纯度的Cu、Ag、Au金属靶材表面,在损伤阈值附近产生周期性结构,并随着脉冲作用数的增加,产生的规则周期性结构被破坏.研究了人射角度对周期性结构大小的影响,发现在较小角度时,三种金属周期性结构大小几乎没有区别,在较大角度时,三者之问的差别也微乎其微;不同金属的损伤阈值各不相同,因此,认为入射激光的能量密度在较小角度时只影响表面周期性结构的锐利程度,并不影响其大小.并从激光诱导金属表面产生周期性结构的理论出发进行了理论验证,也表现出同样的规律     

百太瓦飞秒激光驱动复合靶产生质子的特性研究

在SILEX-I激光装置上实验研究了超强超短激光与Au/CH复合靶相互作用中在靶背法线方向发射的质子束的空间分布特征。 保持复合靶前表面的Au厚度不变,质子束流随着后表面的C8H8层厚度的增加而减小, 同时质子空间分布呈现环状、成丝和圆盘状分布。 实验没有发现高于2.75 MeV的高能质子产生。实验进一步完善了超短超强激光等离子体相互作用的物理模型。Proton beam behavior at the normal direction of the rear surface of the target produced from ultra intense short pulse laser irradiated Au/CH double layers targets was explored on SILEX I laser facility. With the same thickness of Au layer,the proton beam flux decreases with the increasing of CH layer thickness,and the corresponding spatial profile of proton beam shows ring, filament,and disc like distribution. The energy of proton beam was not beyond 2.75 MeV in our experiment.     

Coherence Measurement of White Light Emission from Femtosecond Laser Propagation in Air

Strong white light emission is observed from femtosecond laser propagation in air. The divergence angle of the white light emission is measured to be about 5mrad. Young＇s double-slits and a Michelson interferometer are used to investigate the coherence. The wavelength components of the white light emission are identified to have a good spatial coherence and a coherence time of about 0.5ps.     

Conical Emission Patterns by Femtosecond Pulses with Different Spectral Bandwidths

Different conical emission （CE） patterns are obtained experimentally at various incident powers and beam sizes of pump laser pulses with pulse durations of 7fs, 44fs and 100fs. The results show that it is the incident power but not the incident power density that determines a certain CE pattern. In addition, the critical powers for similar CE patterns are nearly the same for the laser pulses with the same spectral bandwidth. Furthermore, as far as a certain CE pattern is concerned, the wider the spectral bandwidth of pump laser pulse is, the higher the critical power is. This will hopefully provide new insights for the generation of CE pattern in optical medium.     

Emission of Nitrogen Molecules at Tight Focusing of Femtosecond Laser Pulses in Air

Russian Physics Journal - A numerical model describing the dynamics of plasma particle density upon filamentation of femtosecond emission in air is presented. The simulation results are in good...