飞秒激光泵浦-探测热反射系统的建立与调试

建立了用来研究超快传热现象的飞秒激光泵浦-探测热反射系统。利用该系统测量并得到了在140fs(飞秒)超短脉冲激光加热下,50nm金膜的非平衡电子温升引起的反射信号随时间的变化曲线。由于加热光单脉冲能量密度只有5×10^(-3)mJ/cm^2,估算最高温升在10K以内,这有效地减小了由于物性参数随温度变化而引起的误差。论文介绍了在系统的调试过程中,各种因素对实验结果的影响,并对实验结果及数据处理方法进行了讨论。

飞秒泵浦-探测激光场中NaI解离和电离的场依赖

利用含时波包方法计算了NaI的基态、激发态和NaI+离子基态的态布居数,全面研究且定量分析了泵浦和探测激光参数对非绝热NaI分子激发、解离和电离几率的影响。结果表明:泵浦激光是分子激发和解离的唯一影响因素,而电离则受泵浦激光和探测激光的共同影响。解离和电离过程相互竞争和共存。弱场强、短波长、窄脉宽和长延时的激光场有利于解离,反之则有利于电离。通过调整激光脉冲的形式,可以控制激发、解离和电离选择。研究结果对分子光谱学具有重要价值,也有助于在实验上实现光学分子控制。

飞秒时间分辨实验中泵浦-探测交叉相关函数的测量和时间零点的确定

飞秒激光技术的出现使得实时探测与跟踪激发态超快弛豫动力学过程成为可能,并能够给出激发态动力学过程清晰的物理图像。而在飞秒时间分辨实验中,泵浦-探测相关函数和时间零点直接影响实验结果的可靠性和准确性。本文结合飞秒激光在分子激发态超快动力学过程中的应用进展,介绍了根据实验条件和要求,在具体实验过程中泵浦-探测相关函数测量和时间零点确定的几种方法。实验中选择可见光作为泵浦光和探测光时,可以通过测定随泵浦-探测时间延迟变化的泵浦激光与探测激光的和频/差频光强来确定泵浦探测交叉相关函数和时间零点;而选择中心波长在紫外甚至真空紫外的激光脉冲作为泵浦光或探测光时,泵浦-探测交叉相关函数通常采用校正的方法测量。

用于飞秒紫外激光产生的LD泵浦高效Nd∶YVO_4绿光激光器研究

利用简单的折叠腔 ,腔内不含任何其它附加光学元件 ,LD双端泵浦 Nd∶YVO4 ,KTP腔内倍频绿光激光器实现了低阈值、高效率的 TEM0 0 模稳定激光输出 .最高绿光输出功率可达到 3 .3 W,光 -光转换效率为 1 6.2 % .

低泵浦功率自启动KLM锁模钛宝石飞秒激光器

A low pump power self starting Kerr lens mode locking Ti:sapphire laser without internal aperture is demonstrated and analyzed with “thick lens” model and with self consistency gain modulation. Pulses as short as 15 fs are generated with pump power of 3 5 W.

采用飞秒光纤激光同步泵浦的自启动锁模钛宝石激光研究

针对常规连续激光泵浦钛宝石激光振荡器不能自启动锁模的缺点,采用倍频飞秒光纤激光同步泵浦,通过调节振荡器腔长与泵浦腔长匹配,实现了飞秒钛宝石激光的自启动锁模。实验中采用3.4 W的倍频掺镱光纤激光同步泵浦钛宝石激光振荡器,获得了平均功率大于130 mW、重复频率75 MHz、光谱宽度大于47 nm、脉冲宽度17 fs的锁模脉冲输出,不仅能够稳定可靠地实现自启动锁模,解决了常规钛宝石激光振荡器锁模启动的困难,而且还具有同步输出1040,800,520 nm三束飞秒激光的特点,为进一步开展飞秒激光相干合成以及光参量放大等研究提供了优势基础。

同步泵浦飞秒激光锁模理论研究

考虑到饱和增益、饱和吸收、群速弥散和自相位调制等效应对光脉冲的作用,我们给出了一个适用于飞秒脉冲激光系统的锁模方程。并且用这个方程初步地研究了同步泵浦被动锁模的染料激光器。结果表明,染料光脉冲的输出特性将极大地取决于腔内色散、S参数、饱和吸收体的浓度、腔长失谐量等因素。

利用飞秒泵浦-探测技术对分子超快动力学过程研究的新进展

本刊讯 飞秒泵浦-探测技术是一种可以在原子运动时间尺度上实时观测化学反应的有力手段，在飞秒泵浦-探测技术基础上发展起来的分子超快动力学是当前分子反应动力学研究领域的热点和焦点之一。武汉国家光电实验室张冰团队一直从事分子超快动力学方面的研究。最近，该团队利用飞秒泵浦-探测技术与飞行时间质谱和光电子影像技术相结合，对碘甲烷分子的B带预解离超快动力学过程进行了研究并取得重大进展。

运用泵浦耦合器和飞秒刻蚀光栅制作的全光纤化掺铥光纤激光器(英文)

全光纤化掺铥光纤激光器作为光学参量振荡器的泵浦源,可以实现3～5μm激光输出,在激光雷达和光电对抗领域有着极为重要的应用前景.本文运用全国产化的泵浦光耦合器和双包层掺铥光纤实现了全光纤化掺铥光纤激光器.该光纤激光器采用自制的光纤布喇格光栅作为反射腔镜,增益光纤采用水冷的方式.光纤布喇格光栅通过45fs、800nm的飞秒脉冲光和相位掩模板直接在双包层掺铥光纤上刻蚀得到,泵浦光通过泵浦光耦合器的一端耦合进入增益光纤,产生的激光由泵浦光耦合器的另一端输出.输出激光的最高功率达到22.2W,激光波长为1.96μm,斜率效率约为37%,激光线宽为72.4pm.

飞秒泵浦探测实验数据分析(英文)

陈述了几种获取飞秒泵浦 探测实验数据中的光解动力学信息的解析物理模型 .其中单分量和双分量模型用来解释母体分子的单通道和双通道解离过程 ,另一个单分量模型用来解释碎片分子的解离或去激发过程 .所有模型都结合泵浦

脉冲激光频域干涉技术在泵浦探测实验中的应用

通过对频域干涉原理的深入研究,本文提出了一种超快时间分辨力的脉冲激光频域干涉技术。采用该技术方法可精确同步泵浦-探测实验中泵浦脉冲和探测脉冲的传输时间,其同步精度与脉冲激光器脉宽相当。本文详细论述了频域干涉技术的系统构成和工作原理,数值模拟了飞秒脉冲激光频域干涉仪的输出信号,指出当频域干涉仪输出的条纹数最少时,两脉冲之间的传输时间差即达到最小,最后通过动态实验验证了理论推导结果。

时间-色散调谐同步泵浦光纤激光器研究

利用时间-色散调谐技术在同步泵浦光纤环形激光器中实现了1.395μm附近47nm的波长调谐。由于采用1.313μm的Nd:YLF锁模脉冲泵浦,其Raman光处于单模光纤的负色散区,利用孤子效应得到195fs的光脉冲。

飞秒激光参数对非绝热耦合分子态布居的影响

利用含时波包法研究强飞秒泵浦-探测激光场中激光脉宽、波长和场强对非绝热耦合Na I分子各态布居的影响.波包在势能面上做周期性运动,周期约为1 000 fs.延时为200 fs时,波包第一次到达交叉区域分裂成两部分.波包在交叉区域的分裂情况影响各态布居.脉宽增长,Na I分子的激发概率增大,而解离概率减小.泵浦波长为共振波长318 nm时,激发概率最大.泵浦波长增长,Na I分子的解离概率减小.泵浦场强增大,激发概率增大,但解离概率不变.探测激光波长和场强不影响Na I分子各态布居分布.调节激光场参数可实现对波包运动的控制从而控制态布居的选择性分布.研究结果为实验上实现分子的光控制过程提供参考.

飞秒激光作用下单晶硅表面载流子的超快动力学研究

利用飞秒激光泵浦-探测技术研究单晶硅在不同脉冲能量作用下的瞬态反射率变化,进而分析单晶硅表面载流子的超快动力学过程。实验所用飞秒激光脉冲宽度为120 fs,泵浦光和探测光波长分别为400和800 nm。研究结果表明:飞秒激光作用后,单晶硅表面反射率变化迅速达到峰值,然后经历一个快弛豫过程和一个慢弛豫过程。快弛豫过程包括载流子-载流子散射和载流子-光学声子散射,慢弛豫过程包括载流子复合过程和扩散过程。利用双e指数模型对实验结果进行拟合,求出双e指数系数C及快弛豫时间τf。通过实验数据对比分析发现,泵浦光脉冲能量越大,快弛豫时间越长,所占的比例越大。

近红外飞秒激光作用下金膜中的超快电子动力学

利用超快泵浦探测技术,研究了近红外飞秒强激光脉冲作用下,金膜中的超快电子动力学过程。研究发现,800 nm飞秒激光激发后,金膜的瞬态反射率存在一个下降过程。通过对金膜的瞬态反射率光谱进行分析和模拟,发现主要是自由电子弛豫和带间双光子跃迁这两种电子动力学过程综合作用的结果。利用双温模型,模拟了800 nm飞秒激光作用下金膜的温度弛豫和瞬态反射率变化过程,理论计算结果与实验结果符合良好。

飞秒激光在银膜表面诱导亚波长周期条纹的超快成像研究

采用440 nm空间分辨、亚皮秒时间分辨的泵浦探测成像技术,本文研究了800 nm飞秒激光脉冲照射银膜表面后亚波长周期条纹的形成动力学.分析了1~6个飞秒脉冲照射下银膜表面条纹结构的演化过程.第一个激光脉冲在薄膜表面诱导凹槽等缺陷结构;第二个激光脉冲以后表面开始出现亚波长周期条纹,并且在更多脉冲照射时进行纵向和横向生长.条纹在50~70 ps以后开始出现,随延迟时间增加不断加深变长,在演化过程中条纹位置保持不变;形成过程在1 000 ps内基本结束.研究结果表明,飞秒激光在薄膜表面诱导凹槽等缺陷结构在后面的激光脉冲照射表面过程中激发了表面等离激元,进而导致的周期性能量沉积在亚波长周期条纹形成过程中起了关键作用,材料表面的熔化导致了之前形成的条纹变浅以及部分消失.

不同比例MoS_2、MoSe_2合金的泵浦探测信号对比

近年来,单层Ⅵ族过渡金属氧族化合物成为探索半导体中新奇物理性质的理想研究平台.这些单层直接带隙半导体材料因为多方面独特的性质,引起了人们的广泛关注.本文利用泵浦探测(pump-probe)技术对二硒化钼(MoSe_2)和二硫化钼(MoS_2)的二维合金材料的载流子动力学特性进行了研究.实验结果表明,载流子的弛豫过程会随着混合物MoS_xSe_(2-x)的配置比例发生显著变化.文中对这一结果进行了初步分析,讨论了掺杂对材料载流子散射的影响.因此,可以通过调节MoSe_2和MoS_2混合比例来调控载流子的弛豫时间.

飞秒激光诱导微结构中飞秒时间分辨等离子体的时空动力学过程(特邀)

利用飞秒时间分辨泵浦探测阴影成像技术研究了不同数值孔径显微物镜聚焦的单脉冲飞秒激光诱导熔融石英微结构中等离子体的瞬态时间-空间演化特性及瞬态电子密度空间分布与激光诱导微结构的联系。实验结果表明显微物镜聚焦的飞秒激光在样品中诱导瞬态峰值电子密度随延时的增加先增大后逐渐减小。当显微物镜的数值孔径为0.45时,飞秒激光在样品中诱导瞬态峰值电子密度的空间位置随延时的增加变化不大,基本都在非线性焦点处,激光在样品中诱导的微结构是点状的;当显微物镜的数值孔径为0.3时,飞秒激光在样品中诱导瞬态峰值电子密度的空间位置随延时的增加逐渐向样品内部移动,激光诱导的微结构是长条状的。此外,不同数值孔径显微物镜聚焦飞秒激光在样品中诱导最大瞬态电子密度的空间位置与激光诱导微结构的位置一致,这说明飞秒时间分辨泵浦探测阴影成像可用于超快激光微加工过程的在线检测,可为超快激光诱导材料微结构的定向调控及加工参数优化提供参考。

飞秒激光激发磁性薄膜产生相干声学声子的研究

飞秒激光脉冲和磁性薄膜中的MnIr层相互作用激发了初始相位为90°,在薄膜中传播速度为4 300 m/s的相干声学声子,该声学声子的振动频率与激光能量密度无关,与该磁性薄膜总厚度成反比.相干声学声子的产生机理可能为飞秒激光激发磁性薄膜的电子,使电子温度急剧上升,随后由于激光吸收而强度减弱形成了一个瞬间的随深度增加而减小的电子温度梯度,使晶格在深度方向相干振荡,即激发了声学声子.另外,外磁场的变化对声学声子的频率的影响在实验误差范围内,说明磁相互作用和晶格中的电相互作用相比是非常弱的.