多脉冲激光对K9玻璃的表面损伤实验研究

实验研究了波长为1 064 nm、脉宽为10 ns、重复频率为1 Hz的激光脉冲对K9玻璃的表面损伤特点,给出了脉冲透过能量随激光脉冲作用次数变化的规律。采用3维立体显微镜对损伤形貌进行观察,发现K9玻璃的损伤表面呈环状分布,分为烧蚀区、微裂纹区和断裂区。随着激光脉冲个数的增加,损伤由点状破坏演变为损伤区,微裂纹逐渐增长,损伤面积逐渐增大。基于激光支持的爆轰波理论分析,激光与脆性材料的相互作用可引起微裂纹的大量增长。在多脉冲激光的作用下,K9玻璃损伤的累积效应明显,表面损伤阈值明显降低,表面裂纹增长明显,损伤面积逐渐增大;但随着激光脉冲的继续增加,这种损伤趋于稳定。     

Nd:YAG方形薄片激光器3维温度及热应力的数值模拟

在有限差分迭代方法的基础上,利用MATLAB程序模拟计算了在超高斯泵浦光连续作用下Nd:YAG薄片激光器中方形薄片介质的3维瞬态和稳态温度分布。根据热平衡微分方程和热弹性体边界条件,由3维温度分布数值模拟了介质的3维位移和热应力。有限差分迭代方法避免了常规的有限元法需要求解超大稀疏矩阵而导致的占用系统的内存数增加和计算速度等问题。模拟计算得到的介质温度分布和应力分布与实验结果相符合。     

从一幅载频全息图中实现相位重构的新算法

为了实现对单幅载频下涉图进行相位重构.提出了一种避免相位"解包裹"的简易算法.该算法从载频干涉图中解出所求相位的两个偏导数,然后对两个偏导数积分从而得到所求的相位.利用该算法分别对计算机模拟的干涉图和实验所得干涉图进行相位重构,重构结果均表明该算法能够很好地从载频干涉图样中实现相化重构.并且由于避免了相位"解包裹"的过程,从而简化了相位重构的流程,同时也避免了由相位解包带来的错误或误差.此外,该方法在重构相位时,对干涉图中强度分布的不均匀性不敏感.     

飞秒激光制备可见光水分解催化Fe纳米晶

采用飞秒激光辐照Fe颗粒制备了一种新型可见光水分解催化Fe纳米晶体系。悬浮在蒸馏水和NaCl溶液中的Fe纳米晶在可见光的辐照下实现了完全的水分解。利用气相色谱仪和扫描电子显微镜分析了Fe纳米晶材料可见光光催化储氢特性。结果表明：可见光辐照光催化后,Fe纳米晶表面出现块状和丝状结晶物。     

飞秒激光辅助制备熔石英表面的网格状微流体

报道了一种利用飞秒激光直写后再用化学腐蚀熔石英表面制备得到网格状微流体沟道,然后在其表面覆盖一层PDMS薄膜制备网格状半密闭微流体通道的方法。微流体沟道的形成机制可以定义为飞秒激光辐照导致基底材料改性,而改性区域对HF水溶液的溶解度增强。使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)表征了网格状微流体通道的形貌。此外,为了测试该微流体结构的流动特性,进行了液体注入实验。     

飞秒激光流动烧蚀制备ZnSe有机复合量子点

采用飞秒激光流动烧蚀法制备了聚乙烯亚胺(PEI)包覆的ZnSe量子点水相分散液。水相分散液外观呈现亮黄色透明液体状。多个ZnSe有机复合量子点在水中聚集形成球形胶束,通过扫描电子显微镜(SEM)检测发现,胶束粒径为40~100 nm。利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)研究ZnSe晶体学特性变化,结果表明制得的ZnSe量子点保持了块体ZnSe的立方闪锌矿晶型。该ZnSe有机复合量子点的水分散液在365 nm紫外光照射下显示出明亮的绿色荧光,荧光中心波长约在500 nm处。采用光致发光光谱和紫外可见吸收光谱研究了该有机复合量子点的pH值响应特性,结果表明随着分散液中pH值由9降低到4,光致发光光谱显示出蓝移特性,波长最大蓝移量为25 nm。讨论了绿色荧光的来源与荧光波长调谐的可能机理。     

Cr~(2+):ZnS和Fe~(2+):ZnS光谱特性的比较研究

基于密度泛函理论和投影平面波方法,采用第一性原理对比分析了Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS的电子结构和光学性能。晶体中二价掺杂离子的态密度、能带结构和几何优化由广义梯度近似的PBE描述。Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS的近中红外光谱表明,特征吸收来自于局域激发的d和p-d杂化轨道之间的跃迁,Fe2+:ZnS的中心跃迁能量比Cr2+:ZnS的要低,红移0.34eV;分别制备了Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS晶体,并测得了Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS的吸收光谱,证实了Fe2+:ZnS的特征吸收峰较Cr2+:ZnS红移0.34eV。     

高功率KTP晶体光参量振荡器热效应

采用有限元分析方法对KTP晶体内部3维温度分布情况进行了精确计算。根据参量过程满足的能量守恒条件和动量守恒条件,利用KTP晶体的热光色散方程计算了参量过程中温度对相位匹配角、光波走离角、允许角及晶体的有效非线性系数的影响。结果表明：晶体内温度分布不均匀;在沿着通光方向上晶体截面温度分布不同;加强晶体表面冷却效果,可有效降低温度对相位匹配角、光波走离角、允许角及晶体的有效非线性系数的影响。     

复杂像散腔的2维失调灵敏度的矩阵表示

为了分析激光谐振腔的一般复杂像散特性,采用了8×8失调增广矩阵和MATLAB的符号运算的方法,推导出了复杂像散腔失调灵敏度的一般解析表达式。该表达式可涵盖具有多个光学元件的多种像散腔,并可定量分析这些像散腔在x-O-z和y-O-z两个平面上的失调灵敏度。计算结果表明,复杂像散腔的模场和失调灵敏度在x-O-z和y-O-z两个平面上均存在耦合。这一结果对复杂像散腔的设计与分析提供了很好的依据。     

脉冲激光对单晶硅打孔的研究

采用波长为1064 nm的重复脉冲激光对单晶硅进行打孔实验,观测了小孔烧蚀深度以及表面孔径大小随脉冲个数的变化规律,并对激光辐照单晶硅的热力学过程进行了理论分析。研究结果表明:入射激光在穿过等离子体到达单晶硅的表面时,光斑尺寸会有所增大,小孔孔径会大于聚焦光束尺寸。小孔内的等离子体本身具有很高的温度,高温等离子体在膨胀过程中会通过热辐射和热传导等过程向小孔周围传递热量,这也会对小孔孔径起到一定的拓展作用。当脉冲个数低于6个时,孔深随入射脉冲个数的增加近似线性增长,而后开始缓慢增长直至保持不变,这主要是由激光等离子体屏蔽效应决定的。