LiF∶F2晶体中实现三维光数据存储的实验研究

基于LiF∶F2晶体在近红外飞秒脉冲激光作用下产生F2色心向F+3色心的转变,以及两种色心荧光光谱的不同,实现了荧光反射共焦读出和多光子写入的三维光数据存储的原理性实验.钛宝石再生放大器输出的脉冲宽度100 fs、中心波长800 nm、重复频率1 kHz的超短脉冲激光束,用数值孔径0.68的显微物镜聚焦到LiF：F2晶体内部,通过移动晶体实现了三维逐位式数据写入；用405 nm的连续蓝光激发存储位,通过探测F+3色心产生的540 nm荧光,实现了对信息位进行快速非破坏性的反射共焦读出.与多光子三维存储的透射共焦散射读出和相衬读出相比,格式与现存光盘技术兼容,结构简单；更重要的是,存储信息位是依靠荧光光谱的变化,折射率变化很小,可以有效增加读出层数.     

α-Al_2O_3透明陶瓷的发光及热释光特性

采用传统无压烧结工艺,以MgO为烧结助剂,制备出了透明性良好的α-Al2O3透明多晶陶瓷,测定了其吸收光谱、荧光光谱、激发光谱,并做了热释光测试.结果表明,吸收光谱存在192nm和225—250nm吸收峰,分别对应于F色心和F+色心.在荧光光谱的410nm处发现有明显的发射峰.结合对其激发光谱的研究,证明了对应于F和F+色心.热释光谱中存在368,456,614K三个热释光峰,其中456K的峰值是受热激发的电子与F+色心复合产生的.     

聚甲基丙烯酸甲酯掺杂Ce3+的飞秒激光三维信息存储

用飞秒激光(200 fs,1 kHz,800 nm)脉冲在掺杂稀土离子Ce3 的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜中进行了光存储实验研究,包括对样品的吸收光谱、激光照射前后的电子旋转共振(Electron spin resonance,ESR)光谱的测量和讨论。结果表明掺杂稀土离子Ce3 的聚甲基丙烯酸甲酯膜具有较低的写入阈值,有利于高速、并行的三维光存储。实验结果采用传统光学显微镜并行读出。给出了四层存储结果(点间距和层间距分别是4μm和16μm),并讨论了脉冲能量的大小对空腔尺寸的影响,进行高密度存储时,在保证读出信号灰度值足够大的情况下,应选择尽量小的激光脉冲写入能量。实验结果表明这种材料可以应用于三维光信息存储。     

LiF晶体色心的形成和色心激光振荡

一、引 言 LiF是具有岩盐结构的立方晶体,F心是其中最简单的一种色心,它是对称的六个Li离子共同占有一个电子形成的.当两个F心沿晶胞对角线排列结合在一起时,就形成F2心[1].LiF晶体中F2心在室温时比较稳定,获得高密度的 F2心是建立F2和F2 色心激光振荡的重要条件;与此同时,要设     

飞秒脉冲在透明材料中的三维光存储及其机理

使用经钛宝石啁啾脉冲放大的脉冲宽度为200fs、波长为800nm、重复频率为1kHz的超短脉冲激光束,紧聚焦到熔融石英中实现了三维逐位式光数据存储,记录下20层三维数据位点,利用CCD和数码相机对数据位进行了观察讨论了飞秒超短脉冲与透明介质的相互作用,以及产生等离子体的雪崩电离和多光子吸收电离的机理实验结果表明:在飞秒超短脉冲与透明光学介质的相互作用中起主要作用的是多光子吸收.     

基于DVD光头的双光子光致漂白三维光存储

基于现有的DVD光头物镜与音圈电机，根据光致漂白的双光子吸收气维光信息存储原理，以钛蓝宝石飞秒脉冲激光进行双光子光信息写入和读出，利用音圈电机进行选层，在新型光致漂白材料二苯乙烯衍生物中进行光致漂白二进制编码信息的存储和读出实验研究；实现了三层光信息存储，信息点间距和信息层间距分别为4μm和15μm；用Matlab软件读出信息的信号强度并对其进行了识别，识别结果与写入的二进制编码信息完全一致。实验证明了用DVD光头进行双光子三维光数据存储的可行性，表明双光子吸收光致漂白技术可以与现有CD／DVD兼容，为实现多层高密度和超高密度光信息存储打下基础。     

LiF晶体中F3^＋—F2混合色心激光器

本文报道了室温下LiF晶体中F_3~+-F_2混合色心激光器.利用一块晶体和单一泵光,输出激光波长范围从510～580nm、640～710nm.总带宽140nm.     

生物医学领域中超连续激光光谱技术的研究进展

超连续谱激光指的是当泵浦激光穿过特殊光波导时,一系列的非线性效应引起入射激光束的光谱展宽,从而输出宽光谱激光束。随着超快激光和光子晶体光纤技术的发展,利用超短脉冲在光子晶体光纤中的传播链产生相干的且亮度高的超连续谱激光成为了一种理想的白光源。自从超连续谱激光源投入应用以来,其应用领域越来越广。尤其在生物医学的细胞、血液等样品分析当中,荧光光谱学、流式细胞仪、共焦显微、光学相干层析等技术都是强有力的分析工具,在采用这些先进技术的科学仪器中,超连续谱激光源成为了一种主要光学部件。首先对超连续谱激光源的国际研究进展作了详细介绍,然后对超连续激光光谱技术在显微成像、流式细胞仪、荧光寿命成像显微、荧光共振能量转移、光学相干层析、共焦显微生物医学分析等生物医学领域中的发展及应用作了综合阐述。对超连续激光光谱技术在非接触式血液制品鉴别的需求、方案及研究进展进行了重点论述,包括覆盖400～2 000 nm光谱范围的光纤化轻型超连续谱激光光源研究;采用超连续谱激光光谱方法探索不同物种血液的种属特征;根据大数据的血液样品光谱特征元数据库分析建立数学模型,利用数学模型实现对血液样品种属光谱学判定;血液鉴别光谱分析便携式整机系统研发等。对超连续激光光谱技术在生物医学领域的应用前景作了展望。     

染料掺杂光子晶体荧光带隙边缘的激射研究

利用激光全息光刻技术, 在重铬酸盐明胶 感光材料中制备了掺杂有机染料的层状光子晶体. 在532 nm纳秒脉冲激光激励下, 样品的荧光光谱表现出良好的带隙特征; 随着抽运能量的增加, 在荧光带隙带边位置获得了激射光, 并进一步研究了光子晶体的带边位置与染料荧光峰的匹配对激射的影响.带边位置越靠近染料的荧光峰, 激射阈值越低, 反之则不易产生激射.该研究为超低阈值光子晶体激光器的发展提供了思路和方法. 关键词： 全息光刻 光子晶体 荧光带隙 低阈值激射     

双折射光子晶体光纤中基于孤子分裂的超连续光谱产生

利用亚纳焦量级、脉冲宽度为100 fs的激光脉冲在双折射光子晶体光纤中获得了450—1050 nm 的超连续光谱,且超连续光谱具有明显的分立峰状结构.分析了光谱中分立峰状结构产生的物理机制,抽运光波长处于接近零色散波长的反常色散区,形成高阶光孤子,由于高阶非线性和高阶色散的影响,高阶孤子分裂成多个基孤子,使初始光谱上演化出红移的光孤子成分和蓝移的色散波成分.理论模拟了飞秒激光脉冲在光纤中的色散特性和传输特性,较好地解释了实验结果. 关键词： 光子晶体光纤 超连续光谱产生 孤子分裂 脉冲俘获     

纳秒激光通过光子晶体光纤的光谱特性

超连续谱(sc)的产生是一种十分复杂的非线性现象,其特征是强光脉冲通过非线性介质后,脉冲谱宽被大大展宽,从几十nm到几百nm,故也称为白光光谱.光子晶体光纤(PCF)问世不久,人们就发现小模面积的光子晶体光纤是产生超连续谱的一种优良材料.     

三维光存储中折射率失配引起的球差补偿

为实现三维光存储中折射率失配引起的球差补偿,建立了光学存储系统模型,获得了折射率失配引起的波前偏差函数与存储深度的表达式.采用泽尔尼克循环多项式对波前偏差函数进行补偿展开.在双光子荧光和单光子共焦荧光读出方式下,均可获得读出荧光强度与存储深度的关系:在折射率失配引起的球差未得到补偿矫正的情况下,存储深度在200 μm左右读出荧光强度基本上下降为零;当折射率失配引起的初级球差被补偿矫正后,读出荧光强度随存储深度的下降得到较好改善;当折射率失配引起的二级球差被补偿矫正后,存储深度在1 mm内存储点强度随深度基本上没有明显地变化.并且对像差补偿方法进行了具体地分析.     

三维光存储中折射率失配引起的球差补偿

为实现三维光存储中折射率失配引起的球差补偿,建立了光学存储系统模型,获得了折射率失配引起的波前偏差函数与存储深度的表达式.采用泽尔尼克循环多项式对波前偏差函数进行补偿展开.在双光子荧光和单光子共焦荧光读出方式下,均可获得读出荧光强度与存储深度的关系:在折射率失配引起的球差未得到补偿矫正的情况下,存储深度在200μm左右读出荧光强度基本上下降为零;当折射率失配引起的初级球差被补偿矫正后,读出荧光强度随存储深度的下降得到较好改善;当折射率失配引起的二级球差被补偿矫正后,存储深度在1mm内存储点强度随深度基本上没有明显地变化.并且对像差补偿方法进行了具体地分析.     

中红外完全带隙Si反蛋白石光子晶体的制备与光学性能研究

通过溶剂蒸发对流自组装法制备SiO2胶体晶体,采用低压化学气相沉积法填充Si,制备得到Si反蛋白石(opal)三维光子晶体.采用扫描电子显微镜对Si反opal的显微形貌进行表征,采用平面波展开法理论模拟Si反opal的光子带隙,采用傅里叶变换红外光谱仪测试其光学性能.研究结果表明:Si在SiO2微球空隙内填充致密均匀,显微红外光谱测试的光子带隙反射峰位置及带宽与理论计算基本符合.变角度反射光谱测试表明,Si反opal沿不同角度入射时在中心波长3319nm处均存在明显的反射峰,证明其具有完全光子带隙,带隙位于中红外大气窗口区域.     

相位对比读出三维光数据存储的实验研究

使用波长800 nm、脉冲宽度150f s的近红外激光脉冲紧聚焦到PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）和熔融石英中实现了三维逐位式光数据存储,分别记录下了5、10、 15和20层数据位点.利用相位对比光学显微原理对各层数据并行读出,实验分析了各层数据位点的读出对比度的变化.结果表明:各层数据位点的折射率对比度由内至外依次增加,记录层数越多,其内部层的对比度下降越明显.由于飞秒激光脉冲与透明介质相互作用中,熔融石英内部产生的残余应力比PMMA内大,因此数据位点参数相同的情况下,利用PMMA材料记录的层数更多.     

Ti: LiAlO2新型晶体的结构分析

通过研究提拉法生长的掺杂Ti浓度为0.2at%的LiAlO₂晶体吸收光谱，荧光光谱和红外光谱，来分析此新型晶体的结构.分析发现光谱中仅出现了四价Ti离子的196nm的特征吸收峰, 用235nm光激发得到384nm的特征发射峰；针对吸收光谱中660—820nm出现的四个弱小吸收峰提出了一个色心模型，从而解释了空气和富Li气氛处理后吸收峰消失的现象；对比纯LiAlO₂晶体的红外光谱发现，Ti的掺入仅影响了［AlO₄］键强，而［LiO_{4 关键词： 2}')" href="#">Ti: LiAlO₂ 色心 光谱     

一维光子晶体光谱控制实验研究

光子晶体的禁带特性为伪装材料的光谱控制研究提供了一条新的技术途径。利用传输矩阵的方法建立了一维光子晶体光谱透射、反射的理论模型,针对伪装材料近红外高反射、中远红外低发射的要求,优选Ag,MgF2和ZnS等材料作为光子晶体的薄膜材料,采用真空蒸发镀膜的方法制备出Ag/MgF2,Ag/MgF2/ZnS 4种不同周期结构的一维光子晶体,并实验研究了一维光子晶体的光谱反射和透过特性。结果表明:材料和周期结构对一维光子晶体光谱特性有不同的影响,通过优化设计可以实现在伪装波段内的光谱特性要求。     

掺钕钆镓石榴石激光晶体光谱分析

掺钕钆镓石榴石(Nd3+: Gd3 Ga5 O12,简称Nd : GGG)激光晶体是固体热容激光器的首选工作物质.采用提拉法生长了Nd:GGG晶体,测试了晶体的吸收及荧光光谱,并利用J-O理论计算了晶体的吸收及发射截面、强度参数、辐射跃迁概率、荧光分支比、荧光寿命等光谱参数.吸收光谱测试及计算结果发现,Nd:GGG晶体的最强吸收峰位于808 nm附近,主峰808 nm的吸收截面积σabs=4.35×10-20cm2,吸收线宽FWHM为8 nm,并且吸收峰强度随掺杂离子浓度的增加而增加.荧光光谱测试及计算结果表明,晶体的最强荧光发射峰位于1 062 nm附近,是Nd3+的4F3/2-4I11/2能级跃迁产生的荧光发射.主发射峰1 062 nm辐射跃迁概率AJJ'=1 832.01 s-1,荧光分支比βJJ=45.07%,荧光寿命τ=250 μs,受激发射截面σ(λ)=21.58×10-20cm2,较大的荧光分支比和受激发射截面易实现4F3/2-4I11/2通道的激光运转.     

超薄金膜-发光层-光子晶体三明治结构的光学特性及荧光调制

结合垂直沉积自组装法和旋涂法制备了由超薄金膜、发光层和三维光子晶体组成的三明治结构。通过对样品的衰减全反射曲线进行测量和分析,发现该三明治结构的光学特性取决于光子晶体的质量,高质量三维光子晶体使得三明治结构的衰减全反射曲线在48°和63°两个位置出现了反射波谷,而低质量三维光子晶体的三明治结构的反射波谷完全消失。与薄金膜-发光层双层结构相比,该三明治结构的荧光特性曲线也出现了显著变化,单一辐射峰分裂为双峰,且位于600nm的辐射峰比位于620nm处的辐射峰要弱30%。     

初始啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中超连续谱产生的影响

采用分步傅里叶方法模拟了初始啁啾对光子晶体光纤中超连续谱产生的影响.根据光纤长度，将光子晶体光纤中脉冲的演化分成初始展宽、剧烈展宽和饱和展宽三个阶段.通过讨论啁啾脉冲和无初始啁啾脉冲在各阶段演化的区别，发现啁啾只在初始展宽和剧烈展宽阶段对光谱有影响，当β₂C<0时啁啾有利于光谱的展宽，当β₂C>0时则刚好相反，在饱和展宽阶段啁啾不再对光谱产生影响.要想利用啁啾脉冲来获得较宽的光谱，必须选择合适的光纤长度，使输出的脉冲处于剧烈展宽阶段.这为利用啁啾脉冲在光子晶体光 关键词： 超连续谱 光子晶体光纤 分步傅里叶法 啁啾