飞秒激光烧蚀硅表面产生等离子体的发射光谱研究

对中心波长为800 nm,脉宽为100 fs的激光脉冲烧蚀空气中硅(111)产生的等离子体发射光谱进行了时间和空间分辨研究. 结果表明,在等离子体羽膨胀初期(小于50 ns时间范围内),等离子体发射光谱主要由连续光谱构成,此后连续光谱强度逐渐减弱,线状光谱开始占主导地位;在羽体膨胀过程中离子谱线的存在时间短于原子谱线的存在时间. 由时间分辨发射光谱发现在羽体膨胀过程中等离子体辐射波长存在红移现象,波长红移量随时间演化呈二次指数衰减. 最后给出等离子体发射光谱谱线强度的时空演化规律. 关键词： 飞秒激光 脉冲激光烧蚀 等离子体 发射光谱     

飞秒激光空气等离子体发射光谱的实验研究

对强飞秒激光聚焦在空气中所激发的等离子体的发射光谱进行了实验研究.结果表明,光谱特征表现为短波段(截至波长为340 nm)强烈的连续谱和长波段(波长在800 nm附近)强度相对较低的线光谱.在脉冲宽度(50 fs)保持不变而不断调节激光脉冲能量时,等离子体光谱形状的特征基本相似;当激光脉冲能量(1 mJ)保持不变而脉冲宽度从50 fs增加至500 fs和1 ps时,连续谱的峰值(500 nm)显得格外突出,并开始呈现出线光谱特征. 关键词： 飞秒激光 激光空气等离子体 发射光谱 线光谱     

双色激光脉冲辐照下38 as孤立短脉冲的产生

通过数值求解一维含时薛定谔方程, 本文研究了具有特定波长的双色激光脉冲与氦原子相互作用产生的高次谐波和阿秒脉冲, 这里双色激光脉冲由5 fs较低强度基频钛宝石主脉冲与另一束较高强度的1330 nm 红外附加脉冲构成. 研究发现, 若两束脉冲之间的相对相位选择合适, 可以获得宽带连续辐射的高次谐波谱, 叠加该连续辐射谱可获得脉宽为38 as的孤立短脉冲. 进一步研究发现, 不同于以往孤立阿秒脉冲研究中选出长、短量子路径之一作为辐射源, 这里单阿秒脉冲来源于长、短两个量子路径的贡献, 只是这两个量子路径在很宽的谐波次数变化范围内辐射时刻比较集中. 关键词： 双色激光脉冲 阿秒脉冲 量子路径     

瞬态电子碰撞激发类氖锗19.6nm X射线激光的理论研究

近来，许多实验室仅采用一个脉宽为几个ps的短脉冲就得到了强放大的软X射线激光.这表明瞬态是来得及电离的.为此，在类氖锗的瞬态电子碰撞激发19.6nm 波长X射线激光研究中，提出了采用低预脉冲产生低电离度的预等离子体，后续一个ps级短脉冲既电离又加热等离子体的驱动方式.并用系列程序进行了模拟.模拟结果表明，这种驱动方式也可以得到高增益. 关键词： X射线激光 等离子体 增益系数 瞬态电子碰撞激发     

飞秒时间分辨实验中相关函数和时间零点的确定

结合飞秒激光在研究分子激发态弛豫动力学中的应用,介绍了几种飞秒时间分辨实验中确定泵浦激光脉冲与探测激光脉冲的相关函数和时间零点的方法.对于波长在可见波段的泵浦和探测激光脉冲,我们可以利用非线性光学的技术手段,探测泵浦光与探测光的和频光的强度随二者间的时间延迟的变化来确定相关函数和时间零点;对于波长在紫外甚至更短的波段的泵浦和探测激光脉冲,由于单脉冲能量比较低,目前还很难利用技术手段来测定泵浦激光与探测激光的相关函数及时间零点,可以利用某些原子气体(如Xe)或某些具有短寿命态的分子作平行实验进行间接测量.     

短脉冲红外激光诱导等离子体微刻蚀单晶高温高压金刚石

采用短脉冲激光诱导等离子体辅助加工技术加工金刚石微结构,研究短脉冲红外激光的光强、脉宽、重复频率、靶材与金刚石基片之间的距离等加工参数对金刚石的加工线宽、槽深以及加工效果的影响.当用脉冲宽度大于4 ns的激光作用在方向良好的单晶金刚石上时,光热作用明显,诱导产生金属等离子团的能量密度达到一定阈值且复合短脉冲激光能量作用...     

基于光纤中超短脉冲非线性传输机理与特定光谱选择技术的多波长飞秒激光的产生

高集成、高可靠性宽调谐飞秒激光源在超快光谱学、量子光学及生物成像等研究与应用领域具有重要价值.如在生物多光子显微成像中,具有适中能量的宽调谐飞秒激光源不仅可满足多种生物组织荧光激发所需的峰值功率与激发波长,而且也可以显著提升非线性荧光产生效率、成像分辨率以及增大成像穿透深度.采用自主研发的高可靠性全保偏光纤飞秒激光器作为抽运源,基于低色散光纤中高峰值功率飞秒激光脉冲非线性传输引起的光谱加宽机制,本文开展了多波长全光纤飞秒激光产生技术研究.通过采用中心波长在980, 1000,1050, 1070与1100 nm的带通滤波片选择性地对单模光纤输出光谱中最左边与最右边光谱旁瓣进行滤波,在上述中心波长处分别可获得203, 195, 196, 187与194 fs的激光输出.本文提出的基于全光纤飞秒激光脉冲在单模光纤中非线性传输引起的光谱加宽机制与特定光谱选择技术的实验方案为高集成、高可靠性宽调谐飞秒激光源的实现提供了新的研究途径.     

准分子激光等离子体开关控制脉宽研究

 利用准分子激光等离子体技术,在紫外预电离XeCl准分子激光器上获得了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。实验中分析了聚焦到薄膜表面的光束能量密度对所产生的等离子体密度的影响,并对不同等离子体密度及维持时间情况下脉冲压缩效果进行了讨论,给出了激光器谐振腔在稳定腔及非稳腔两种工作方式下的实验结果。激光器在稳定腔工作时,脉宽可压缩至2.87 ns;采用非稳腔结构时,在脉冲能量不变情况下减小聚焦光斑面积,提高入射到薄膜表面的能量密度,得到了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。该技术适用于任何其它准分子器件。     

高峰值功率Nd:YLF/BaWO4正交偏振双波长拉曼激光器

正交偏振双波长激光在精密测量、太赫兹产生、差分雷达、光谱分析等领域有着重要的应用前景.Nd:YLF晶体具有两个发射截面相近的正交偏振发射峰,加上优异的储能性能和热性能,是适合产生正交偏振双波长激光的优良增益介质.本文采用低掺杂浓度的Nd:YLF晶体作为激光增益介质产生1047 nm和1053 nm的正交偏振双波长基频光,通过适当增大抽运光斑降低Nd:YLF晶体热裂的风险,利用BaWO₄晶体的腔内拉曼频移,实现了高峰值功率的1159.9 nm和1167.1 nm正交偏振双波长脉冲拉曼激光输出.在40 W的总入射抽运功率和5 kHz的脉冲重复频率下,获得平均输出功率为2.67 W的双波长拉曼激光输出,相应的光光转换效率为6.7%.1159.9 nm和1167.1 nm拉曼激光输出功率分别为1.31 W和1.36 W,最窄脉冲宽度分别为1.50 ns和1.53 ns,对应的峰值功率分别高达174.7 kW和177.8 kW.结果表明,降低掺杂浓度和增大抽运光斑可有效解决Nd:YLF晶体在高抽运功率下发生热裂的问题,Nd:YLF/BaWO4是实现正交偏振双波长拉曼激光输出...     

双激光脉冲打靶形成Gd等离子体的极紫外光谱辐射

高端芯片制造所需要的极紫外光刻技术位于我国当前面临35项"卡脖子"关键核心技术之首.高转换效率的极紫外光源是极紫外光刻系统的重要组成部分.本文通过采用双激光脉冲打靶技术实现较强的6.7 nm极紫外光输出.首先,理论计算Gd¹⁸⁺—Gd²⁷⁺离子最外层4d壳层的4p-4d和4d-4f能级之间跃迁、以及Gd¹⁴⁺—Gd¹⁷⁺离子最外层4f壳层的4d-4f能级之间跃迁对波长为6.7 nm附近极紫外光的贡献.其后开展实验研究,结果表明,随着双脉冲之间延时的逐渐增加,波长为6.7 nm附近的极紫外光辐射强度呈现先减弱、后增加、之后再减弱的变化趋势,在双脉冲延时为100 ns处产生的极紫外光辐射最强.并且,在延时为100 ns处产生的光谱效率最高,相比于单脉冲激光产生的光谱效率提升了33%.此外,发现双激光脉冲打靶技术可以有效地减弱等离子体的自吸收效应,获得的6.7 nm附近极紫外光谱宽度均小于单激光脉冲打靶的情形,且在脉冲延时为30 ns时刻所产生的光谱宽度最窄,约为单独主脉冲产生极紫外光谱宽度的1/3.同时...     

激光导致水击穿和等离子体形成过程的物理分析

对短脉冲激光作用水介质中引起光学击穿的机制进行了分析,通过自由电子密度速率方程的数值解确定激光的击穿阈值.将数值计算结果与波长在可见光和近红外波段,脉宽为ns、ps和fs的激光脉冲在纯净水和含有杂质的水中的实验测量的击穿阈值作了比较.还计算了等离子体中自由电子密度的演化、等离子体吸收系数和能量密度.通过解自由电子密度速率方程得到结果与实验测量的值符合得很好.     

光脉冲宽度达到阿秒

世界上最短的光脉冲已从飞秒 (10 -15ｓ)进入阿秒量级 (10 -18ｓ) .10名科学家组成的国际性小组宣布 ,他们已经产生并测量到单个的 6 5 0ａｓ脉宽的软Ｘ射线脉冲 .这些科学家来自奥地利的维也纳技术大学、加拿大渥太华的国家研究中心和德国的伯来菲尔德大学 .他们发展的实验工具和技术可以进行原子和分子中束缚电子动力学的阿秒分辨率光谱研究 .该科学家小组用 75 0ｎｍ波长、7ｆｓ脉宽、中心强度为 9× 10 14 Ｗ ｃｍ2 的激光照射氖气 ,产生一系列极紫外和软Ｘ射线区的高次谐波 (波长可达 14ｎｍ) .使软Ｘ射线与可见光共线并通过锆带通滤波…     

飞秒激光在光子晶体光纤中产生超连续光谱机制的实验研究

报道了利用零色散在780nm处的光子晶体光纤与纳焦耳量级的飞秒激光脉冲相互作用的实验结果.实验使用35fs，中心波长810—840nm，单脉冲能量可达14nJ的飞秒激光光源获得了超过一个倍频程的平坦超连续光谱（500—1100nm）.在不同功率、不同中心波长、不同啁啾和有无直流成分的多种飞秒脉冲激光的条件下，研究了超连续光谱的产生情况.并对一系列现象进行了对比，分析了超连续光谱产生的机制. 关键词： 光子晶体光纤 飞秒脉冲激光 超连续光谱     

激光诱导等离子体开关控制脉宽实验研究

 利用激光诱导等离子体开关技术,在1 064 nm的Nd：YAG固体激光器上获得了脉宽4.4~6.4 ns的短脉冲激光输出。激光电离空气产生的等离子体开关控制脉冲宽度时,聚焦透镜焦距越短,压缩后的脉宽越窄,但激光能量损耗越大。压缩后的激光脉宽与激光能量近似成双曲线关系。在控制脉宽光路的焦点处放置带孔的Cu薄片可抑制等离子体的扩散,得到了脉宽最短可达4.4 ns的激光输出。     

印制电路板激光微孔研究

激光微孔技术是当今印制电路板向高密度互连技术发展的关键,采用UVYAG、RF CO2和TEA CO2三种激光器在FR-4基板上作微打孔工艺研究,得到了激光波长、脉冲宽度、脉冲能量和光学系统构成等一系列参数对微孔孔径和质量的影响及规律.研究结果表明,波长短及脉宽窄的激光脉冲、合适的扩束装置及透镜焦距能有效地减小微孔孔径和提高孔的质量.此外,通过设计光学系统,还用自行研制的TEA CO2激光器成功打出了孔径在150 μm以内的微孔.     

强激光短脉冲的引力效应

研究了强激光短脉冲产生的引力场中氢原子能级的移动.指出在目前高功率激光脉冲条件下，高激发态氢原子的能级移动大小将达到可观察值. 关键词：     

飞秒激光在双折射微结构光纤中模式控制的四波混频效应的实验研究

利用飞秒激光脉冲在长度为10cm，包层具有大空气比的双折射微结构光纤中通过高阶模相位 匹配的四波混频获得了波长可调谐的反斯托克斯波.实验中脉冲宽度为35fs，中心波长820nm ，单脉冲能量4nJ的飞秒激光脉冲耦合到长轴直径为5μm，短轴为46μm的双折射微结构光 纤中.在高阶模传输情况下，通过调制耦合光的偏振方向，获得了具有不同中心波长的反斯 托克斯波.通过对比分析，讨论了输入光的偏振态对双折射微结构光纤中高阶模式下四波混 频效应的影响情况.理论计算分析很好的解释了实验结果. 关键词： 微结构光纤 飞秒脉冲激光 四波混频     

能发光世界上最强激光的新型中红外超快激光器

奥地利维也纳科技大学光子学研究所和德国马克斯玻恩研究所的电气工程师们合作开发了一款中红外超快激光器,大幅度增加了台式激光驱动X射线源的硬X射线光子通量。无论何时想要调查研究材料的原子结构都需要使用X射线。由于新的X射线源不产生连续光而是短脉冲,所以可以用于时间     

基于Fokker-Planck方程的电介质材料短脉冲激光破坏机制分析

基于Pokker-Planck方程,建立一个描述短脉冲激光作用下电介质材料中导带电子能量分布随时间变化的模型,用数值方法计算电子能量分布与电子数密度随时间的演化过程,根据临界等离子体密度准则得到了不同激光脉冲宽度和波长下电介质材料(以SiO<,2>为例)的破坏阈值.结果发现,尽管激光波长通过3种途径对材料破坏阈值的确定...     

双色激光场中极端远紫外超连续谱相干辐射产生

通过脉宽为周期量级的超快强场激光脉冲与惰性气体原子的极端非线性相互作用,能够产生单个的阿秒量级的极端远紫外光脉冲。然而,现有的周期量级的激光脉冲的最短脉宽仍在两个光周期左右,尚不足以支持产生脉宽短于100as的单个极端远紫外脉冲。文章作者首次提出通过在一个周期量级(如6fs)激光脉冲上再叠加一个强度较弱但相对位相精确控制的二倍频激光,能够直接实现单个的65as光脉冲。如进一步经过位相补偿,将有望产生一个脉宽仅为23as的单脉冲,从而将阿秒光脉冲的时间宽度推进到短于一个原子时间单位。