超短脉冲激光对岩石的烧蚀作用研究

对干燥状态和浸水后的红砂岩、花岗岩、大理岩在不同超短脉冲激光入射频率和烧蚀发次等条件下的烧蚀情况进行了研究.结果发现,浸水后的岩石烧蚀质量损失明显大于干燥状态下的质量损失.同时质量损失与激光入射频率和烧蚀发次有着密切的关系.

超快脉冲激光对钛合金的烧蚀特性与作用机理

为探究超快脉冲激光对难加工材料的烧蚀特性与损伤机制,利用皮秒脉冲激光研究钛合金的烧蚀阈值、烧蚀形貌和作用机理。依据烧蚀面积和激光能量密度的线性关系,确定了钛合金的烧蚀阈值,通过显微镜观察分析了不同激光参数下钛合金的表面烧蚀形貌,采用雪崩电离与多光子电离详细解释了超快脉冲激光对钛合金的作用机理,并从烧蚀形貌和阈值角度划分了烧蚀区域。结果表明:钛合金的烧蚀阈值约为0.109J/cm2;在1 064nm波长下的烧蚀质量要优于532nm波长下的质量,而低重复频率能获得高质量的微结构,烧蚀中央区域材料去除更为均匀,且烧蚀弹坑形状规则,表面平滑;随着脉冲数和能量的增加,光子能量累积增多,烧蚀尺度和形貌特征愈加明显,烧蚀边界愈加清晰,说明脉冲数和光子能量累积是表面微结构诱导的关键要素之一;烧蚀区域可划分为改性区、过渡区、再沉积区和烧蚀区,在烧蚀区以多光子电离为主,在改性区、过渡区和再沉积区以雪崩电离为主。该结果可为超快脉冲激光微结构精密加工提供参考。

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。

飞秒激光脉冲作用下氧化镁的烧蚀及其超快动力学过程

研究了双面抛光氧化镁单晶(111)表面800nm飞秒激光单脉冲烧蚀阈值和激光脉宽的依赖关系.利用泵浦-探针技术,测量不同能量和脉宽作用下飞秒激光烧蚀的时间分辨反射率的演化.通过扫描电镜观察其烧蚀形貌,发现大量的沿氧化镁[100]晶向开裂的裂纹.讨论了表面裂纹的形成机理,并解释了飞秒激光烧蚀氧化镁的超快动力学过程.

有质动力对超短脉冲激光与固体等离子体相互作用的影响

通过测量由等离子体临界面移动造成的反射激光的频移 ,研究了有质动力对超短脉冲激光与固体等离子体相互作用的影响。实验表明 ,当激光强度达到 10 17W/cm2 时 ,有质动力将明显地降低等离子体热膨胀速度 ,造成极陡的密度分布 ,使得等离子体中的主导吸收机制 。

超短脉冲激光与固体等离子体相互作用实验研究

实验研究了超短脉冲激光(744 nm/120 fs/12 mJ)与固体(Cu)等离子体相互作用产生超热电子的能谱与角分布,利用电子磁谱仪与成像板(IP)探测器测量能谱,采用IP在入射平面内测量角分布。在无预脉冲、P极化激光45°斜入射下,采用Maxwellian分布拟合得到的超热电子温度为46 keV,超热电子主要沿靶法线方向发射。产生超热电子的主导机制为真空加热,等离子体的电荷分离势约为70 keV。

时空分布的超短激光脉冲烧蚀电介质材料时等离子体的产生

若考虑聚焦平面内固定区域 ,脉冲空间分布可简化为一维问题 在此基础上 ,从脉冲的传输过程出发 ,本文分析了时空分布的超短激光脉冲与电介质材料相互作用时等离子体形成模式 在材料内部累积的能量与脉冲宽度、与空间相关的损伤区域。

超短脉冲激光对岩石烧蚀量的研究

超短脉冲激光与岩石之间的相互作用是激光钻井破岩过程中的本质过程,该过程除了与岩石成分和岩石所处的外部环境有关外,还与激光入射条件有关。文中以红砂岩和大理岩作为研究对象,对激光入射频率和发次对烧蚀量的影响进行了初步研究。结果发现,烧蚀量与激光入射频率和发次有很大关系。此外,浸水后的烧蚀量明显大于干燥状态下的烧蚀量。

超短激光脉冲作用下生物组织体光学响应的时域和频域分析──Dirichlet边界条件和无向点激励源

生物组织体在超短激光脉冲激励下的表面光学响应特性，如光子平均飞行路径、光通量、相移和调制深度等，在光学时域及频域无损测量、组织体光谱学和光学三维成象研究中具有重要的意义，而生物组织体对近红外和可见光呈现的高散射特性使得激励光子在组织体内的传输行为复杂化，精确地测定和计算上述光学响应量一直是人们感兴趣的问题．本文基于描述组织体内光子传输的扩散方程模型，阐述了时域、频域测量的等效性，从无限空间几何结构出发，逐次导出了常见几何形状均匀组织体光学响应的解析表示，在此基础上给出了典型参数下的计算结果并讨论了计算中可能出现的问题及其解决方法．

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。

两色超短脉冲激光与级联三能级分子体系相互作用的动力学研究

在不采用旋波近似和慢变幅近似的条件下,采用时域有限差分法和预估矫正法求解Maxwell-Bloch方程,对两色2π超短脉冲激光在级联三能级有机分子体系(4,4′—二甲氨基二苯乙烯分子)中传播的动力学过程进行了数值模拟.该有机分子属于一维对称体系,其电子结构和电学参量在密度泛函水平上给出.在低能量范围内,该分子可以简化为三能级体系.我们研究了在不同共振条件下,两色超短脉冲的时空演化特性和三能级体系各个能级粒子数占有率的分布情况.

超短脉冲激光与介质薄膜相互作用的解析研究

在对速率方程求解的基础上,得到了超短脉冲激光辐照下介质表面电子密度演化的解析表达式;并导出了脉冲通量密度与破坏脉宽阈值的解析关系式;得到了介质损伤阈值与脉宽之间的关系;并考查了初始电子密度对损伤阈值的影响。

相向超短超强激光脉冲与中间薄膜靶相互作用产生快电子的模型

该文研究的是两束相向超短超强激光脉冲与中间薄膜靶相互作用之后产生快电子的一种简单自洽模型理论 .由理论推知 ,当满足一定条件时 ,由于激光有质动力与靶电子的谐振作用 。

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．

超强超短激光脉冲与低密度等离子体相互作用中快电子流聚束现象的研究

本文通过建立一个超强超短激光脉冲与低密度等离子体相互作用的简单模型,讨论了相互作用过程中的快电子流聚束现象,得到了产生快电子流聚束的条件以及快电子流聚束后的半径所满足的关系.

超短脉冲激光烧蚀绝缘体材料机理的耦合理论模型

基于电子能带理论,以动力论的Fokker_Planck方程为基础,从微观层次对超短脉冲激光烧蚀绝缘体材料的机理进行分析研究.源项中分别考虑了雪崩电离、多光子电离机制,并考虑了电子能量与散射机制对电子弛豫时间的影响.建立了绝缘体烧蚀机理的耦合数学模型,其计算的激光烧蚀临界能量密度阀值与实验结果很好的吻合.定量描述了超短脉冲激光对绝缘体材料烧蚀微观过程的影响.

预脉冲对超短激光与薄膜靶相互作用加速产生质子的影响

采用波长为744nm、聚焦功率密度为6×1016 W/cm2的超短激光分别与两种不同厚度的铝薄膜靶相互作用,根据鞘层加速机制在靶后法线方向测量质子束角分布和能谱随靶厚度的变化,研究了预脉冲对质子加速的影响。随着薄膜靶厚度的降低,质子计数迅速增加,但当薄膜靶厚度太薄时,激光预脉冲形成的预等离子体影响了薄膜靶的面型,导致质子横向发散角迅速增加,而薄膜靶面型的破坏减少了激光与等离子体相互作用过程中的电子回流,从而降低了超热电子的产生和鞘层加速电场的维持,影响了质子的加速能谱。因此,超短脉冲激光与薄膜靶相互作用加速产生质子束,应尽量降低预脉冲,不能采用太薄的薄膜靶,以避免预等离子体影响薄膜靶的面型,导致质子的能量降低、发散角增大。

超短脉冲激光微束对细胞作用的研究

本文详细地介绍了我们自己设计和安装的一个Nd:YAG超短脉冲激光微束系统,该系统分成二个部分:激光源和显微镜。由电光调Q非稳腔Nd:YAG激光倍频后得到355nm紫外光进入显微镜并由物镜聚焦。同时,这超短脉冲激光微束照射在细胞上并且在细胞上产生一个可以自恢复的小孔。在文中我们还讨论了超短脉冲激光微束与细胞之间作用效应及机理。

超短激光脉冲与部分离化等离子体的相互作用

第一次讨论了超强超短激光与部分离化等离子体相互作用中,束缚电子的振荡辐射和电离问题.在该文给出的模型下,激光有质动力的作用将对束缚电子的振荡辐射和电离条件产生修正.