利用空心光纤探测飞秒脉冲在氩气中成丝过程中的光谱演变

采用420μm纤芯直径、18cm长的空心光纤作为探测器，在强飞秒激光在氩气中成丝的条件下，研究了成丝不同部位的光谱变化.实验结果表明由于成丝范围内不同部位的脉冲宽度不一样，导致空心光纤位于成丝的不同位置时所获得的光谱展宽也不尽相同.在成丝长度范围内的特定位置可以将50fs入射脉冲最窄压缩至24.8fs.     

采用光谱展宽技术的钛宝石飞秒激光放大器

报道了飞秒激光啁啾脉冲放大器中的激光脉冲光谱展宽技术，实验中使用了几种光谱展宽元件，结果表明使用激光光谱展宽元件能有效地将飞秒激光脉冲 光谱展宽，抑制了飞秒激光放大器中常见的激光脉冲光谱增益窄化现象，从飞秒放大系统的振荡级输出28fs种子脉冲，放大后得到了重复频率为10Hz、峰值功率为1．6TW、脉冲宽度37．5fs的超短强飞秒激光脉冲 。     

束缚高压强气体中成丝的空心毛细管芯径对光谱展宽的影响

采用空心毛细管束缚强飞秒激光脉冲在高压强气体中产生的成丝时，空心毛细管芯径对光谱展宽有着重要的影响. 研究了空心毛细管束缚成丝时，空心毛细管芯径对光谱展宽的影响. 结果表明，在低能量(0.4mJ)入射时，光谱展宽主要由成丝引起，而在高能量(1.3mJ)入射时，空心毛细管起到光波导效应参与了光谱展宽. 当能量介于二者之间时，采用芯径较小的空心毛细管，可以获得更好的光谱展宽效果. 关键词： 毛细管 成丝 束缚 光谱展宽     

基于飞秒激光成丝测量燃烧场温度

激光诊断技术是燃烧温度场无干扰在线测量的主要手段,开发精确的燃烧场温度测量技术对于研究燃烧基础问题具有重要意义.目前,基于激光的燃烧场测温技术大多以纳秒激光作为光源,基于飞秒激光的测温技术相对较少.本文开发了一种基于飞秒激光成丝的燃烧场温度测量方法.飞秒激光在光学介质中传播时,会形成一条具有一维长度且强度均匀分布的光丝,由于光丝内的功率密度极高,足以通过光解和激光诱导光化学反应等方式将原子/分子激发到高能级,进而向低能级跃迁时释放荧光.通过相机收集荧光信号即可获得光丝的空间长度,光丝的长度与光学介质的温度密切相关,将光丝置于已知温度的燃烧场中,可获得不同温度下的光丝长度,结合理论推导,对实验数据进行拟合,可获得光丝长度与温度的定量关系,进而实现燃烧场温度的测量.     

温度对飞秒激光脉冲在NaCl溶液中成丝产生的超连续谱的影响

利用飞秒激光脉冲在NaCl溶液中成丝,研究了溶液温度对飞秒激光成丝过程中产生的超连续谱的影响.发现在激光脉冲能量较低时,溶液温度对超连续谱的影响几乎可以忽略;而在激光脉冲能量较高时,随着NaCl溶液温度的升高,超连续谱呈现出被压缩的趋势.此外,在激光脉冲能量较高的情况下, NaCl中会产生大量的气泡.通过分析,得出了飞秒激光在溶液中成丝产生的气泡是影响超连续谱发射的主要因素.     

双路光谱展宽的钛宝石飞秒光学频率梳系统

对中国计量科学研究院研制的第一代基于钛宝石飞秒激光器的光学频率梳系统进行了改进和优化. 通过对激光器重复频率、光谱展宽以及拍频信号探测等方面的改进,有效地降低了光谱展宽的复杂性,提高了飞秒光学频率梳系统的稳定性和激光频率测量的便捷性. 采用该光学频率梳系统对碘稳频532 nm和碘稳频633 nm激光绝对频率进行了测量,测量结果在国际推荐值的不确定度范围之内. 关键词： 光学频率计量 飞秒光学频率梳 光谱展宽     

飞秒激光在空气中成丝诱导氮荧光发射的空间分布

测量了线偏振飞秒激光脉冲在空气中成丝产生的氮荧光发射的空间分布.通过改变激光的偏振方向研究成丝过程中氮荧光发射的径向角分布,发现N₂⁺荧光发射在垂直于激光偏振方向上更强,而在平行于激光偏振方向上较弱;N₂荧光发射在所有方向上具有近乎相同的强度.原子和分子的激发、电离等动力学过程受激光强度的影响.在飞秒激光成丝过程中沿着激光传播方向,强度呈现先增强后减弱的分布,从而影响这些过程的产物的空间分布及其荧光发射的空间分布.沿着激光传播方向,发现N₂荧光先于N₂⁺荧光出现且在N₂⁺荧光消失之后消失.激光强度分布和激光偏振方向均会影响氮荧光的空间分布.基于实验分析,在短焦距情况下,系间窜越过程能很好的解释N₂(C³Π_u⁺)的形成,这项研究有助于理解飞秒激光成丝过程中氮荧光发射的产生机制.     

对飞秒激光等离子体中成丝现象的研究

采用光学阴影法和散射光成像,对飞秒激光等离子体中的局域密度涨落进行了研究.在实验中观察到了成丝不稳定性现象.从理论上对有质动力引起的局域密度涨落进行了分析.分析表明,这种成丝不稳定性主要是由有质动力造成的.     

飞秒激光等离子体中成丝现象的研究

采用光学阴影法和散射光成像,对飞秒激光等离子体中的局域密度涨落进行了,在实验中观察到了成丝不稳定性现象,从理论上对有质动力引起的局域密度涨落进行了分析,分析表明,这种成丝不稳定性主要是由有质动力造成的。     

激光在等离子体中成丝特性的数值模拟

 用数值模拟方法研究激光在等离子体中成丝的发展过程及其特征参数对成丝的影响。模拟结果清晰地给出柱状成丝不稳定性的产生及发展。计算结果表明：入射激光强度、入射激光波长及等离子体背景密度是影响会聚强度的重要因素。该结果与国外报道的理论和实验研究吻合,可为研究抑制成丝提供参考。     

1kHz飞秒激光脉冲在空气中传输成丝的演化过程

利用高重复频率(１kHz)、低能量的飞秒激光脉冲研究激光脉冲在空气中传输成丝的演化过程.采用成像的方法观测飞秒激光脉冲在大气传输过程中光束截面上光强分布变化，以及大气等离子体通道对光强分布的反作用.实验结果表明，激光脉冲在传输过程中先形成双丝结构，再逐渐合并成单丝结构.实验结果与利用非线性薛定谔方程耦合多光子电离的数值模拟结果基本一致. 关键词： 飞秒激光脉冲 等离子体通道 成像     

Measurement of CO,HCN, and NO productions in atmospheric reaction induced by femtosecond laser filament

It is proved that the chemical reaction induced by femtosecond laser filament in the atmosphere produces CO, HCN, and NO, and the production CO and HCN are observed for the first time. The concentrations of the products are measured by mid-infrared tunable laser absorption spectroscopy. In the reduced pressure air, the decomposition of CO₂ is enhanced by vibration excitation induced by laser filament, resulting in the enhanced production of CO and HCN. At the same time, the CO and HCN generated from the atmosphere suffer rotation excitation induced by laser filament, enhancing their absorption spectra. It is found that NO, CO, and HCN accumulate to 134 ppm, 80 ppm, and 1.6 ppm in sealed air after sufficient reaction time. The atmospheric chemical reaction induced by laser filament opens the way to changing the air composition while maintaining environmental benefits.     

基于飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱探测土壤重金属Cr元素含量

本文基于飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱对土壤重金属Cr元素含量进行了实验研究.利用荧光法对等离子体丝的长度进行测量,给出了在不同焦距聚焦透镜作用下土壤中Cr425.5 nm的谱线强度空间分布,实验给出了Cr元素的定标曲线.实验结果表明,土壤中Cr元素浓度分析测量的相对标准偏差小于5%,土壤中重金属Cr元素的检测极限为7.85 ppm.表明飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱技术在土壤重金属Cr元素含量的定量探测方面是完全可行的.     

Propagation of bright femtosecond pulses in a nonlinear optical fibre with the third- and fourth-order dispersions

We solve the generalized nonlinear Schr\"{o}dinger equation describing the propagation of femtosecond pulses in a nonlinear optical fibre with higher-order dispersions by using the direct approach to perturbation for bright solitons, and discuss the combined effects of the third- and fourth-order dispersions on velocity, temporal intensity distribution and peak intensity of femtosecond pulses. It is noticeable that the combined effects of the third- and fourth-order dispersions on an initial propagated soliton can partially compensate each other, which seems to be significant for the stability controlling of soliton propagation features.     

用飞秒激光脉冲在PMMA内页面式写入三维光存储的研究

用微透镜阵列聚焦放大的钛宝石飞秒激光脉冲到PMMA内部，在每个微透镜的焦点处造成光学损伤，通过改变焦点的位置，实现了三维数据的写入，用800 μJ 1 kHz重复率的飞秒激光记录速度达到20Mbit/s.阐述了数据信息的调制、写入和读出，分析了微透镜阵列参数对存储密度、数据记录速度和能量阈值的影响，建议了提高存储密度的两种有效途径. 关键词： 三维光存储 微透镜阵列 飞秒激光 PMMA     

Quantum interference in laser-assisted photo-ionization excited by a femtosecond x-ray pulse

The photoelectron energy spectra （PESs） excited by monochromatic femtosecond x-ray pulses in the presence of a femtosecond laser are investigated. APES is composed of a set of separate peaks, showing interesting comb-like structures. These structures result from the quantum interferences between photoelectron wave packets generated at different times. The width and the localization of each peak as well as the number of peaks are determined by all the laser and x-ray parameters. Most of peak heights of the PES are higher than the classical predictions.     

在固体透明材料中利用级联四波混频方法获得宽带多色飞秒激光脉冲的研究

飞秒激光光谱学实验研究的深入与拓展对飞秒激光脉冲的要求也越来越高.比如多色抽运探测实验需要同时用到多个不同频率的超短飞秒激光脉冲.本文设计了一个更加简单紧凑的实验装置,对两束不同中心频率的入射光引入相反啁啾,在厚度为0.5 mm的CaF2晶体中利用级联四波混频获得了光谱半高全宽近100nm,支持傅里叶转换极限脉宽小于10 fs的多色飞秒激光脉冲.这一结果将为拓展飞秒激光光谱学研究和应用发挥重要作用.     

飞秒激光等离子体通道传导能量特性的研究进展

基于强飞秒激光诱导等离子体通道的基本性质,分析了等离子体通道在传导电能和射频电磁能时的一些基本问题。综述了飞秒激光等离子体通道传输电能和电磁能方面的新概念和新技术,重点描述了该领域近几年所取得的一些理论及应用的最新成果。最后,展望了飞秒激光等离子体通道在传导能量技术领域中的发展趋势。