超短脉冲圆极化激光场的一阶修正描述及加速效应

研究了超短脉冲圆极化激光场的一阶修正场,通过数值计算,探讨了入射电子的动力学特性,发现了超短脉冲圆极化激光场中的加速现象。通过研究电子的动力学特性与脉宽的关系发现,近轴近似方程在利用1/ω归一化后,脉宽τ0≤30时(ω为激光频率),仍然适用;而在脉宽τ0>30时,近轴近似方程与一阶修正方程的计算结果出现偏离。在事例功τ0=100和τ0=300中,采用一阶修正场方程,研究了电子束团的能量分布与空间分布的特征,发现在脉宽τ0=300的情况下,加速电子数目增多,而且电子束能够发生汇集。

1064nm超短激光脉冲的锁模获取与特性分析

为了获得1064 nm皮秒级的超短激光脉冲,探究其波形和功率特征以及泵浦功率和腔长对锁模特性的影响,使用SESAM(半导体可饱和吸收镜)设计相应的W型折叠腔实验系统进行分析,获得了重复频率为92.25 MHz的稳定锁模脉冲。实验结果表明,在腔长不变时,若泵浦功率过低,则锁模不会启动,若泵浦功率过高,则会观察到调Q不稳定及多脉冲现象,且在产生锁模效应的泵浦功率范围内,锁模脉冲的平均功率大小和泵浦功率大小是呈正相关的;在泵浦功率大小一定时,锁模脉冲的波形对折叠腔腔长的变化极为敏感,不足1 mm的腔长变化都会使波形出现较大的抖动,只有在一个极小的范围内才会出现稳定的梳状波。

超短脉冲激光在掺Er^(3+)磷酸盐玻璃中制备光波导的实验研究

超短脉冲激光通过非线性吸收调制光学材料折射率提供了一种高效制备集成三维光子器件的途径.掺Er^(3+)磷酸盐玻璃由于其优异的特性以及在1.55μm通信波段附近的发射光谱,成为了集成光学主动增益材料中的研究热点.实验采用重复频率1 kHz,中心波长800 nm,脉冲宽度120 fs的钛宝石飞秒激光放大系统作为制备波导的光源,系统研究了加工参数对激光写入形貌、波导形成及光学特性的影响.实验结果表明,在狭缝整形辅助短焦物镜横向刻写条件下,写入脉冲能量为1.8μJ时,光波导可以在写入速度为10μm/s-160μm的较宽范围内形成;写入速度为40μm/s时,光波导写入脉冲能量参数窗口为1.6μJ-2.0μJ;波导写入深度在125μm-200μm范围时,波导横截面对称性较好且折射率修改明显;近场强度测量结果显示所制备波导近场强度分布对称,导光特性良好.通过有限差分法反推波导区域折射率修改分布,结果显示最大折射率修改为Δn=6.6×10^(-4).截断传输损耗测量结果显示所制备波导的传输损耗低至0.91 dB/cm.

超短激光脉冲测量研究进展

超短激光脉冲作为产生阿秒激光与探索物质微观世界的重要工具,其时间特性的精确测量尤为重要。介绍了几种少周期激光脉冲的产生以及常用的表征技术,并将表征技术在广义上分为频域测量与时域测量两大类。在频域测量中,通过测量非线性过程产生的光谱信息来反演重构超短激光脉冲的包络及相位;在时域测量中,利用“超快门开关”直接对脉冲的光场信息进行采样,从而获取时间特性。两类技术在应用场景上各有侧重,频域测量因其装置简便快捷而被广泛应用在快速表征的实验场景中,而时域采样则因为可以直接获得光电场信息,常用于与光电场直接相关的超快物理实验。

超短脉冲Er:YAG激光对提高牙本质粘结强度最佳脉冲宽度的研究

目的探究超短脉冲Er:YAG激光对提高牙本质粘结强度的最佳脉冲宽度。方法选取50颗离体的第三磨牙在颈部按楔状缺损形态制备,取冠向面,将样本随机分为5组,G0组为空白对照组,G1~G4组,使用30 MJ,20 Hz Er:YAG激光处理,脉冲宽度分别设置为30、40、50、60μs。扫描电子显微镜(SEM)观察各组牙本质表面的形态学改变,并通过能量色散X射线光谱(EDX)检测各组钙磷比。通过冷热循环实验,以万能力学试验机测试各组剪切粘结强度(SBS)及体式显微镜下的断裂形式。评价不同脉宽值对提高牙本质粘结强度的影响。结果SEM观察牙本质表面经不同脉冲宽度激光处理后玷污层均去除,牙本质小管有不同程度的开放,经激光处理后牙本质表面钙磷比均上升,G2组激光处理前后的钙磷比值变化差异有统计学意义(P<0.05)。冷热循环实验后SBS平均值:G2>G3>G1>G4>G0,G2组与G0组、G1组、G3组和G4组组间差异有统计学意义(P<0.05);G0组与G1组、G2组、G3组和G4组组间差异有统计学意义(P<0.05)。各组断裂形式主要为类型1和类型3。结论30 MJ,20 Hz Er:YAG激光脉冲宽度设置为40μs可显著提高牙本质的粘结强度。

高功率超短脉冲激光的远场描述方法

以随机统计和数值模拟为研究手段,对高功率超短脉冲激光的远场描述方法进行了分析研究。结果表明:对理想超高斯光束,半高全宽内包含的能量百分数最大不超过70%,且随着阶数增大而逐渐降低。在光束质量较好时,远场焦斑的半高全宽基本保持不变。由焦斑的半高全宽计算得到的聚焦功率密度,与半高全宽之间没有明确的关系,但与Strehl比以及半高全宽内包含的能量之间具有明确的线性增长关系。对追求高的功率密度的激光脉冲,单纯用半高全宽或者几倍的衍射极限来描述远场是远远不够的,用Strehl比或者半高全宽内包含的能量百分数来表征功率密度更为恰当。

超强短脉冲激光作用下尾波场对激光频率的影响研究

在非线性一维“准静态”冷等离子体模型下,推出了尾波场对激光进行频率和波数变换的理论计算公式,分析了尾波场对频率变换的影响机制,讨论了各种参量的影响程度,结果显示:(1)只要有等离子体尾波场存在,等离子体中的激光频率和波数必然要减少,其最大减幅所处的位置比尾波场幅值的位置约为靠后,且与激光强度有关;(2 )激光强度越强,激光频率和波数减少量越大,但不成线性变化关系。

HD^+离子在两个超短脉冲激光场作用下的解离几率分布

本文报告ＨＤ＋离子在波长λ＝３０６．７ｎｍ的三倍频超短脉冲弱光场Ｅ３和不同延时的二倍频超短脉冲强光场Ｅ２作用下解离几率分布的定量计算结果．Ｅ３和Ｅ２的脉冲宽度均为１０ｆｓ．Ｅ３先行，Ｅ２延时取０、４、８、１２、１６、２０、２４、２８ｆｓ．计算结果用三维图表出．图中看到，沿相对动量坐标有三个峰，分别位于动量２．１×１０－１８、４．４×１０－１８、５．８×１０－１８ｇ·ｃｍ／ｓ处，依次称为１号峰、２号峰、３号峰，位置各是λ＝３０６．７ｎｍ的单光子能量、双光子能量、三光子能量消耗于解离能之后离子碎片具有相对动量．据分析，１号峰来源于Ｅ２场引起的受激发射作用．

超短脉冲激光加工碳纤维复合材料研究进展

超短脉冲激光加工作为一种非接触式的特种加工方法,利用高功率密度的聚焦激光束烧蚀碳纤维增强复合材料(CFRP)表面,实现高精密加工,有望解决传统机械加工工艺造成的刀具损坏、残余应力和表面质量差等问题。因此,本文综述了近些年超短脉冲激光加工CFRP的研究进展。首先梳理了超短脉冲激光加工CFRP的加工机理,其中包括了材料去除机理、相互作用过程机理和对激光的吸收与反射机理。其次,着重阐述了热影响区和锥度这两类缺陷,分析了缺陷的形成原因,并提出了相应抑制方法。本文对超短脉冲激光加工CFRP的理论研究具备一定借鉴意义。

近共振区超短强激光脉冲激发的等离子体尾波场

用一维相对论粒子模拟研究了相对论超短强激光脉冲在等离子体中传播时激发的尾波场,初步获得了近共振区尾波场的峰值幅度随激光脉冲宽度变化的特点,发现在近共振区等离子体波激发出现增强。通过准静态近似下尾波激发的一维非线性方程数值求解,并与粒子模拟结果比较,得到了该非线性方程的适用范围当激光脉冲宽度小于等离子体波波长的4倍时,该方程所得结果与粒子模拟结果一致;而当激光脉冲宽度大于该数值时,该方程不再适用。

SESAM锁模全保偏皮秒脉冲光纤激光器输出特性

搭建了基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的全保偏皮秒脉冲光纤激光器,对比分析了以多量子阱和体材料作为可饱和吸收层的SESAM对锁模激光器输出特性的影响。实验结果表明,多量子阱和体材料SESAM均可实现稳定的自启动锁模。随着量子阱周期数的增加,SESAM调制深度增大,激光器输出脉冲宽度变窄,具有更高的输出功率和更大的锁模区间。但量子阱周期数过高的SESAM具有较大非饱和损耗,使得相同泵浦功率下输出功率降低。在相同调制深度下,体材料SESAM的非饱和损耗偏大,降低了输出功率和光光转化效率,但对脉冲的窄化作用更显著。SESAM对输出脉冲的波长和光谱宽度无显著影响,主要受光纤布拉格光栅(FBG)控制。本文对SESAM的设计与选型具有一定指导意义。

超短及超强脉冲激光研究进展

超短及超强脉冲激光是具有广泛应用的前沿技术,结合国际上有关该研究的最新进展,介绍了最近在周期量级脉冲激光的产生及包络相位测量、红外飞秒镁橄榄石激光研究、高精度飞秒激光同步、350 TW啁啾脉冲放大激光、飞秒激光腔外压缩等方面取得的结果。

超短脉冲通过拼接光栅的远场分析

从惠更斯-菲涅耳原理出发,得到了含有色差项的1/4圆光束在焦平面上的光场积分表达式(对于光束口径),以及具有不同相位延迟的4束1/4圆光束相干叠加后的光场表达式,并建立了该相干叠加场的远场的数学模型,并对光束口径为10 cm,焦距为200 cm,脉宽1 ps的实例进行了模拟,得到了单光束、4个子光束间无相差和存在相位差三种情况下的远场强度分布图。结果表明,单束1/4圆光束的远场不再中心对称,而是轴对称;当子光束间存在π相位差时远场将出现明显的焦斑分裂,因此光栅拼接应将束间相差控制在远小于π的水平上。

高功率紫外超短脉冲激光

建立了国内第一台桌面高功率紫外超短脉冲激光系统。采用放电泵浦KrF准分子激光器、离轴放大技术 ,将能量 1mJ的 2 48nm紫外超短脉冲激光放大到 5 0mJ,利用棱镜对进行群速度色散补偿 ,将激光脉冲宽度由 42 0fs压缩到 2 2 0fs,用焦距为 40cm的透镜将放大后的超短脉冲激光聚焦到焦斑 5 μm ,功率密度达到 1 0 17W/cm2 。

500fs超短脉冲激光对CCD探测器的破坏效应

采用脉宽500 fs,脉冲能量250μJ的超短脉冲激光辐照线阵CCD探测器,观察到了CCD从线性响应到像元饱和、饱和串音直至硬损伤的整个过程,并着重对两种辐照能量密度下的硬损伤机理进行了理论分析。结果表明:激光能量密度为0.45μJ/cm2时,达到像元饱和;能量密度为0.14 J/cm2时,辐照6个脉冲后实现了CCD器件的硬损伤,硬损伤源于晶格被加热并汽化形成等离子体;能量密度为1.41 J/cm2时,单个脉冲就使CCD器件的输出波形无法辨认,2个脉冲后CCD器件没有任何信号输出,硬破坏源于电荷分离形成的电场库仑力。

超短脉冲光纤激光器新进展及其应用

超短脉冲光纤激光器是目前激光技术研究领域中最具有活力的研究课题,有着巨大的应用前景。本文介绍超短脉冲光纤激光器的发展概况及最新进展,论述掺稀土超短脉冲光纤激光器原理,对其关键技术及多种新型技术方案做了介绍和比较,分析超短脉冲激光器的应用前景及发展趋势。

超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子的产生

用 2D3VPIC粒子模拟方法得到了超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子产生的图像 ,并对其机理进行了研究。在靶前后表面都观察到了高能离子的产生 ,并诊断了离子能谱。模拟结果表明 ,在靶前表面所产生的高能离子 ,角分布较大 ,在向靶内输运过程中会损失能量 ;在靶后表面产生的高能离子 ,定向性很好 ,能获得很高的能量。

超短脉冲激光辐照下金属薄膜的热行为

对双温模型的重要热学参量电子热容、电子弛豫时间、电子热导率进行量子化处理,使双温模型能适用于自由电子温度比较高的情况.利用前向差分算法,数值求解了电子-晶格双温双曲两步热传导模型,所得的结果更接近实验值.经过分析得出:1)薄膜前表面自由电子温度达到最大值的时间约为0.27 ps,得到的损伤阈值与实验值符合较好.2)电子热容对电子温升规律影响非常大.电子热导率对自由电子温升规律也有较大的影响.3)在趋肤层内自由电子温升非常快,不同厚度自由电子温度达到最大值所需的时间延迟不明显.趋肤层以下自由电子温度升高较慢,不同厚度自由电子达到最大值所需的时间延迟明显.

超短脉冲激光对单晶硅太阳能电池的损伤效应

太阳能是未来的主要能源之一,关于太阳能电池的研究也逐渐成为热点。长期以来,人们对太阳能电池的高能粒子辐射特性进行了广泛的研究,对其激光辐照损伤特性的研究却很少。随着光电对抗技术的发展,对这方面的研究需求也越来越迫切。研究了532 nm、20 ns和300 ps脉冲激光对单晶硅太阳能电池的辐照效应,分析了超短脉冲激光对单晶硅太阳能电池的损伤机理。对比了超短脉冲激光和长脉冲激光、连续激光的损伤机理的异同。阐述了在激光单脉冲能量一定的情况下,损伤效果与脉宽和重频的关系。通过分析,指出了太阳能电池损伤的主因,激光对太阳能电池的破坏主要是依靠热效应。

超短激光脉冲技术及其研究进展

首先阐述超短激光脉冲发展的几个历史阶段及其特点 ,并介绍了飞秒激光器的类型及飞秒脉冲的产生、放大与测量 ,最后介绍了飞秒激光技术的相关学科。