飞秒激光

激光被视为神奇之光,自从1960年美国科学家首次研究出世界第一台奇特的新光源——激光器以来,这个神奇的小光点,给人类带来了福音,被广泛的应用于工业、农业、医疗卫生、通讯、军事、科研等许多领域,仅仅40年的时间,激光为人类做出了巨大的贡献. 近年来,科学家研究发现了一种更为神奇的光,被称为希望之光——飞秒激光.科学家预测飞秒激光将为21世纪新能源的产生发挥重要作用,为人类揭示微观世界和科学技术的突破性研究创造条件. 1 飞秒激光的特性飞秒(fs)激光是一种以脉冲形式运转的激光,持续时间非常短,只有几个飞秒,1fs=     

飞秒激光与透明介质的相互作用

随着飞秒激光技术的不断成熟,飞秒激光器不但在实验室能产生小于10fs的光脉冲,啁啾放大后的飞秒光脉冲的聚焦峰值功率密度可达到10的21次方W/cm2以上,而且飞秒激光系统已实现全固体、小型化结构,其稳定性和可靠性大大提高,因此在科学技术研究中的应用越来越广.文章重点介绍飞秒激光的主要特性和它与透明介质［如熔融石英、光学玻璃、对激光透明的高分子聚合物(PMMA)等］的相互作用过程,分析它们之间的非线性相互作用过程引起的材料特性或结构变化的物理机制和可能的应用,尤其在高密度大容量三维存储和微光子器件制造等方面的应用可能性.     

飞秒激光脉冲与金属光阴极相互作用

本文从理论上分析了飞秒激光与光阴极相互作用过程，采用双温模型分析了飞秒激光脉冲辐照下金属薄膜的温度效应。通过建立一个简单的光电效应模型，获得了最佳的金属光阴极厚度，通过该模型可以发现，产生的光电流对在飞秒激光脉冲辐照下的电子温度和晶格温度有着很大的依赖关系。     

飞秒激光与等离子体相互作用中自生磁场的测量

自J．A．Stamper首先对自生磁场进行实验研究以来，人们的探索表明超强激光与固体靶相互作用中，在过密和次密等离子体区产生可能高达10^4T的自生磁场。     

飞秒激光在细胞纳米手术中的应用

激光类型不同,其与生物组织的作用机理也不同。其中飞秒激光由于脉冲持续时间短、瞬时功率大、聚焦尺寸小的特点,使得其在超快、超强和超精细领域有着广阔的应用前景。而结构微小的细胞的动力学研究,如有丝分裂、变形和凋亡,对于了解细胞的生物和发育行为有着重要作用。且生物大分子和水几乎不吸收近红外波长的光,故考虑应用近红外飞秒激光对细胞进行手术。这种激光手术技术已用于对细胞内结构进行切割和蚀除。介绍了该技术在细胞领域中的一些应用,如纳米手术、基因转染和染色体切割等。与传统技术相比,该技术精度高,可在不损伤细胞活性的前提下对细胞进行实验。     

飞秒脉冲激光的倍频实验研究

用I类匹配BBO晶体对近红外波段钛宝石飞秒脉冲激光做倍频实验,取得近30%的转换效率,对飞秒脉冲激光倍频的有关问题进行了分析讨论。     

飞秒脉冲激光的倍频实验研究

用互类匹配ＢＢＯ晶体对近红外波段钛宝石飞秒脉冲激光做倍频实验，取得近３０％的转换效率，对飞秒脉冲激光倍频的有关问题进行了分析讨论．     

飞秒激光与固体靶相互作用中自生磁场的测量

利用OMA光学多道分析谱仪,分别在激光镜反方向和接近靶面法线方向测量了2倍频谐波的精细结构。在激光功率密度为5×1017 W/cm2的条件下,通过散射光2倍频谐波谱的精细结构,回推出激光与等离子体相互作用中产生的自生磁场达100T量级。     

飞秒激光与固体靶相互作用中自生磁场的测量

 利用OMA光学多道分析谱仪，分别在激光镜反方向和接近靶面法线方向测量了2倍频谐波的精细结构。在激光功率密度为5×10¹⁷ W/cm²的条件下，通过散射光2倍频谐波谱的精细结构，回推出激光与等离子体相互作用中产生的自生磁场达100T量级。     

飞秒激光-物质相互作用产生Kα X射线

用无色散X射线谱仪分别在靶前后测量了飞秒激光辐照铜箔产生的Kα X射线,获得了能量转换效率。入射激光脉冲宽度33 fs,能量在50 mJ～5 J,强度1017～1019 W/cm2。靶后发射的Kα X射线强度随入射激光能量的增加而增加,其单色性较靶前好。采用100 μm厚靶,其能量转换率为2.2×10-5。     

飞秒激光作用下光学与激光玻璃的暗化阈值测量

报道了各种商用光学玻璃和激光玻璃在800nm、120fs、1kHz钛宝石脉冲激光作用下,产生光致暗化的阈值。     

利用飞秒激光测量绝对长度

主要研究了如何利用飞秒激光测量绝对长度。解析和数值计算结果显示当飞秒激光通过理想的法布里一珀罗干涉仪时,利用干涉仪透射最大值可以实现绝对标准长度的测量。据此提出了标准频率与绝对长度一一对应的标准。     

飞秒激光诱导玻璃内析出BaTiO3晶体

使用800nm、120fs、200kHz的高重复频率超短脉冲激光照射BaO-TiO2-SiO2系玻璃，玻璃经飞秒激光照射数秒钟后，激光会聚点的发光由800nm波长的红色突然转变为非常强的400nm的蓝色，对激光辐照点的发光光谱和X射线衍射分析表明，具有倍频效应的BaTiO3晶体已经产生。     

基于飞秒激光的一维速度场测量方法

飞秒激光诱导氰基化学发光利用飞秒光丝标记流场中的气体分子,通过观测被标记分子在固定时间内的位移可获得流场的速度信息.一维的光丝在实验结果中包含了一维的速度场信息,但由于无法将光丝移动前后的位置信息精确关联,因此只能给出中心一点的速度.针对此问题,我们提出了一种一维速度场反演算法,可根据移动后光丝的位置及其线型反演出整条...     

飞秒激光制备黑硅的光谱特性

本文采用飞秒激光在空气中对单晶硅进行扫描处理,在硅表面制备出平行排列并具有微尺度沟槽的黑硅材料。在扫描电子显微镜下,观察到了黑硅的纳米尺度的二级结构。通过黑硅的反射光谱发现,在250~1000nm光谱区域的反射率明显降低,且沟槽越深,反射率越低。同时,对沟槽深度与反射率的关系以及二级纳米结构的形貌进行了讨论。通过黑硅的拉曼光谱发现,飞秒激光处理后的硅片没有发生成分和结构上的变化,黑硅的成分依然是单晶硅。     

基于飞秒激光的光纤切割加工工艺研究

为了得到理想的光纤切割断面,利用飞秒激光对石英光纤材料进行切割微加工实验。研究激光功率、脉冲频率、扫描速度等加工参数与光纤切割断面质量间的关系,以寻求最理想的加工参数。最后在可调倾角光纤夹具的辅助下,很好地弥补加工过程中产生的端面倾斜角,得到垂直度高达89.56°的光纤切割断面。     

Femtosecond Laser Induced Rewritable Optical Memory in Silicate Glasses

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｕｌｔｉｍｅｄｉａａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓ,ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｄａｔａｓｔｏｒａｇｅｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒａｐｉｄｌｙ .Ｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｉｎｔｅｎｓｅｒｅｓｅａｒｃｈａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｒｅｕｎｄｅｒｔａｋｉｎｇａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄｔｏｆｉｎｄａｌｔｅｒｎａｔｅｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｒｅｃｏｒｄｉｎｇｍｅｄｉａｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｏｆｄａｔ…     

Manipulating Photoelectron Distributions for Rare Gas Atoms Ionized with Polarized Femtosecond Laser Pulses

Above-threshold ionizations of rare gas atoms excited by polarized femtosecond laser pulses are investigated. The photoelectron momentum spectra are obtained applying the strong-field approximation (SFA) theory. It is found that, distribution of the emitted photoelectrons varies with different polarizations of laser pulses. We have interpreted the relationship between the observed distribution and the laser polarization taking advantage of tunneling ionization theory and simple-man model. The polarization sensitivity indicates that one can easily manipulate the photoelectron distribution by controlling the polarization of the exciting pulse.     

Femtosecond Laser Induced Rewritable Optical Memory in Silicate Glasses

A novel method for producing rewritable optical memory with ultra-high storage density and ultra-high recording and readout speed is presented. A 120 fs, 800 nm, 1 kHz laser focused by an objective lens is used to produce recording bits in glass with high transmittance contrast. These recording bits can be erased by heat-treatment. The mechanism has been discussed by means of the absorption and electron spin resonance(ESR) spectra of silicate glasses before and after irradiation by the laser. The absorption of glasses increases greatly after irradiation because of color-center generation through multi-photon absorption. ESR spectra shows that the color-center induced in the glass are hole-trapped defects. The color-center disappears when the glass heated because the holes and electrons at traps are released by thermal stimulation and recombine again.     

飞秒脉冲激光对YAG晶体的辐照作用的研究

采用波长为800nm，脉冲宽度为120fs的飞秒激光对提拉法和温梯法生长的YAG晶体进行辐照。并对辐照后的样品进行吸收光谱及电子顺磁共振谱(EPR)的检测。结果表明，提拉法的晶体在经过辐照后，255nm吸收峰减弱，同时在370nm处产生新的宽峰吸收，其产生原因是由于样品内部分Fe^3 转化成Fe^2 ，并有少量F^ 心生成。对比两种不同方法生长的晶体，温梯法生长的YAG晶体的抗激光辐照能力略优于提拉法生长的晶体。