超短脉冲强激光场中氙的高次谐波

在静态气室中,利用线偏振的掺钛蓝宝石(Ti:sapphire)超短脉冲激光(中心波长795nm,脉宽105fs,重复频率10Hz,单脉冲能量50mJ),获得氙气中5～17次(40～160nm)谐波的软X射线激光辐射。实验中着重观察了高次谐波谱线强度随激光强度的变化规律,由于激光强度已经接近甚至超过饱和,高次谐波谱相对强度随入射激光强度增加而增长到一定程度后开始下降,同时观察到介质的离子谱,证实了高次谐波谱的产生与离子辐射之间的转换关系。     

液体的光声光谱

我们报导一种适用于多种液体弱吸收光谱灵敏测量的脉冲染料激光光声光谱技术。由于苯(C_6H_6)的 C—H 键延伸的六次谐波,我们利用这一技术测量苯在607nm 附近的弱的可见吸收带.在吸收峰处我们获得的信噪比优于10~2。估计随着数据处理的改进,液体中小至10~(-7)cm~(-1)的特征吸收是可以探测得到的。这就为液相中的痕量组分探测及污染控制展现了新的可能性。     

通过奇偶谐波谱重构不对称平面分子的构型

通过求解含时薛定谔方程的数值方法，研究了不同分子构型的平面分子H₃²⁺的高次谐波产生，结果表明：奇偶谐波同时释放，且奇偶谐波的相对产量对取向角和分子构型都很灵敏。基于上述结果，提出了利用奇偶高次谐波谱探测原子核位置的简单方法，从而可以通过奇偶高次谐波谱重构取向不对称平面分子的键长和键角，同时利用高次谐波谱为阿秒尺度探测多中心分子结构提供帮助。     

Gd_xY_(1-x)Ca_4O(BO_3)_3晶体非临界相位匹配产生1064nm三次谐波

通过研究生长不同Gd离子和Y离子配比组份的GdxY1 -xCa4 O(BO3) 3晶体 ,得到了室温下可以实现非临界相位匹配产生 10 64nm三次谐波的新型非线性光学晶体Gd0 .37Y0 .6 3Ca4 O(BO3) 3。报道了GdxY1 -xCa4 O(BO3) 3晶体实现10 64nm三次谐波的相位匹配角。用电光调Q的Nd∶YAG激光器对一块长 11mm ,Y 轴切割的Gd0 .37Y0 .6 3Ca4 O(BO3) 3晶体进行了转换效率的测量 ,其结果为 14 7%。     

LD抽运Nd∶YAG激光器声光调Q高效内腔谐波转换

报道了一台半导体激光器 (LD)抽运的声光调Q高效内腔谐波转换Nd∶YAG激光器 ,当注入抽运功率为 12W时 ,声光调Q的基频波 (1 0 6 4μm)输出平均功率为 2 6W ,采用内腔倍频技术 ,在简单腔情况下 ,二次谐波 (5 32nm)输出平均功率达到了 2 1W ,光 光转换效率分别达到 2 1 7%和 17 5 %。     

啁啾场调控的高次谐波空间分布及孤立阿秒脉冲产生

理论研究了氢分子离子在波长800nm短周期啁啾脉冲方案下的高次谐波发射与孤立阿秒脉冲产生。经计算发现,当选取合适的啁啾参数时可以限制高次谐波同时由两核发射,从而减弱其空间的相互干涉,得到光滑连续且只有单核贡献的高次谐波谱平台区域。当啁啾参数β=6、激光脉冲半峰全宽τ0=5fs时,通过在单核贡献的连续谱上截取100阶谱线宽度合成了持续时间约为98as的孤立阿秒脉冲。同时通过另一组参数计算也验证了当两核对高次谐波谱均有贡献时,不利于阿秒脉冲的产生。讨论中使用了经典的回碰动能图和时频分布图来解释高次谐波谱发射的物理机制。     

双波长双脉冲Cr∶LiSAF基波、谐波激光系统的研究

采用腔内分束调谐系统在腔内分别调谐控制两路基波光束,获得分别独立调谐的双波长双脉冲基波光束输出;接着利用一块BBO谐波晶体腔内同时倍频(900 nm附近)双波长基波光脉冲,获得450 nm附近可调谐输出的双波长双脉冲二次谐波光脉冲;再在腔内插入另一块三次谐波BBO晶体,经调整后,获得300 nm附近可调谐输出的双波长双脉冲三次谐波光脉冲;利用一块四次谐波BBO晶体腔外倍频450 nm附近输出的双波长双脉冲激光束,经腔外合束系统合束,获得225 nm附近双波长双脉冲激光束;利用获得的双波长双脉冲Cr∶LiSAF二次、三次、四次谐波激光束实际测量了空气中NO、NO2、SO2气体的含量,获得了很高的测量精度.(OB2)     

相干光窄锥体产生三次谐波351 nm辐射

高功率红外激光脉冲打在离化氢等离子体上时 ,会产生相干紫外光窄聚焦环。相似过程可导致窄细相干 X射线源。密执安大学一研究组用一种新技术产生高频相干光。发射两束长度为 4 0 0 fs的 10 53nm脉冲 (强度10 17W/ cm2 )。通过氢气或氦气 ,第一束光使原子离子化 ,第二束光产生谐波。探测到相位匹配的三次谐波 351nm辐射 ,从一相干光窄细锥体高效发出。他们提出 :三次谐波光在气体中的传播速度比入射光稍慢 ,所以在夹角为 6°时两光波同相 ,等离子体中任一电子产生的辐射同步。将来可达到更高的频率。相干光窄锥体产生三次谐波351nm辐射…     

高次谐波份额测量滤片法及其应用

惯性约束聚变实验对数据测量精度有着很高的要求,诊断设备需要向绝对测量的方向发展,对标定提出了很高的要求。北京同步辐射装置（BSRF）提供了良好的标定光源,其光源特性,如高次谐波份额的数值研究,对标定工作和ICF精密诊断十分重要。通过测量BSRF上4B7B光束线的软X射线源上带有或不带有滤片的标准探测器的电流,研究了不同滤片对单色X射线的透射率曲线,并建立了拟合的理论透射率曲线。根据数据分析,计算出单色光源中二次谐波的比例。实验结果显示,二次谐波在软X射线能段主要集中在180~300 eV以及450~800 eV,所占份额大部分在15%以下,最大可达到25%左右。利用测量的高次谐波份额,开展了对平响应滤片透过率以及X射线二极管灵敏度的修正工作,修正后的结果和理论相符,极大地提高了诊断设备精密诊断能力。完整的理论模型和实验相互验证,说明基于滤片的高次谐波份额测量技术目前已经成熟并且具有广阔的应用前景。     

极紫外阿秒脉冲产生过程的本征原子相位分析

为了研究高次谐波极紫外阿秒脉冲产生过程中的谐波相位匹配问题,基于光场电离高次谐波产生过程3步分析模型得出了高次谐波产生过程的理论描述解析式,并以此分析了阿秒脉冲产生过程中的高次谐波本征原子相位。由研究可知,除最高阶谐波外,对同一阶高次谐波产生有贡献的电子均有两类—长轨迹电子和短轨迹电子,各高次谐波长轨迹电子产生的谐波谱相之间几乎不存在线性关系,而短轨迹电子产生的高次谐波谱相之间则存在着良好的线性关系。结果表明,抑制各谐波长轨迹电子有助于产生更小脉宽阿秒脉冲。此结果对极紫外阿秒脉冲产生实验中的高次谐波相位匹配有重要的参考价值。     

基于TDLAS的气体检测技术算法

可调谐二极管激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术是一种具有高灵敏度、高分辨率的气体吸收光谱检测技术,具有响应快、精度高、单模特性优秀、通用性强等优势。TDLAS直接吸收法通过测量绝对吸收强度来计算待测气体温度和浓度,但容易受到颗粒物浓度、激光强度波动等影响。TDLAS波长调制法采用高频正弦信号对激光器进行调制,使得激光输出频率和强度同时受到调制,具有高信噪比和灵敏度的特点,但是需要通过标定实验或复杂的算法来确定气体参数。因此,通过吸收光谱理论和波长调制理论,推导出蕴含分子吸收信息的谐波通项表达式,并在此基础上分析谐波信号与待测气体绝对吸收强度之间的关系,建立了一种基于谐波信号的绝对吸收强度测量算法。以NH3分子在1 531 nm附近的谱线为例进行数值分析,发现调制幅度达到a=0.032 cm-1（调制系数m=2）时,仿真结果与理论计算结果（a=0）相对误差不超过2%,进一步验证了算法的可靠性与准确性。     

H2+和D2+谐波强度与波长的关系

为了了解H₂+及其同位素分子谐波光谱效率与激光波长之间的关系,采用求解2维薛定谔方程的方法,理论研究了600nm~1600nm激光波长下H₂+和D₂+谐波光谱强度随波长的变化关系。结果表明,光谱强度随波长增大而减小;在短波长区间,H₂+光谱强度减小的倍率要大于D₂+,在长波长区间,H₂+光谱强度减小的倍率要小于D₂+;此外,在弱光强下,H₂+光谱强度总是大于D₂+, 在强光强下,H₂+光谱强度在短波长区间小于D₂+, 而其在长波长区间大于D₂+; 核间距延伸和电荷共振增强电离在H₂+和D₂+谐波光谱强度变化上起到主要作用。这一结果对分子谐波调控是有帮助的。     

高压调控手性二维钙钛矿光学性质

手性二维钙钛矿是一类具有非中心对称结构的低维钙钛矿材料，兼具低维钙钛矿和手性材料的优点，可用于产生非线性光学效应。通过高压技术可以实现低维钙钛矿各种光学性质的调控，然而目前对手性二维钙钛矿高压光学性质，特别是高压下非线性光学效应的研究则鲜有报道。利用金刚石对顶砧技术研究了高压对手性二维钙钛矿材料(R-, S-)ClPEA₂PbI₄的PL光谱、吸收光谱和二次谐波效应的影响。结果表明，随着压强的增大，材料的PL光谱强度先增大到1 GPa的峰值，随后逐渐减弱直至6 GPa左右消失，同时峰值波长507 nm红移到568 nm。高压吸收谱表明手性钙钛矿在6 GPa附近吸收边存在突变。高压下激光二次谐波信号强度随压强的增大而逐渐减小，在6 GPa附近明显减弱。这些结果表明高压是一种调控二维手性钙钛矿光学性质的有效手段，对其未来在发光和近红外频率转换等器件中的应用提供了基础。     

不同泵浦方式下Er3 /Yb3 共掺光纤放大器的自发辐射谱

用改进的MCVD法和湿法掺杂技术设计制作了2种不同Er^3＋、Yb^3＋浓度比的Er^3＋／Yb^3＋共掺光纤（EYDF），利用980nm和1480nm泵浦LD对Er^3＋／Yb^3＋共掺光纤放大器（EYDFA）的放大自发辐射（ASE）谱进行了研究。利用980nm LD泵浦时，这2种光纤在C波段的ASE强度都很弱，吸收系数小的EYDF在C波段的荧光强度比吸收系数大的光纤大2个量级。用1480nmLD对吸收系数大的EYDF进行泵浦，优化光纤长度，此时C波段荧光强度比用980nm泵浦时大5个量级。这是由于对于EYDF在976nm附近Yb^3＋有很强的非饱和吸收，导致能量传输效率差，因此980nmLD不适合做高浓度EYDFA的泵浦源。而1480nm泵浦时，Yb^3＋不再作为敏化剂而只起到克服成对Er^3＋间的浓度淬灭问题，同时起到提高Er^3＋在石英基光纤中的溶解度的作用。     

基于辅助光源的光纤激光对接焊镀锌钢的在线同轴监测

搭建了一个有辅助光源的光纤激光焊接质量同轴监测系统,着重研究了激光对接焊镀锌钢时的质量监测。首先利用光谱仪采集了光纤激光焊接镀锌钢的等离子体光谱分布,实验结果表明波长在430～480 nm、620～650 nm之间等离子体辐射强度较大,所以采取在滤光系统中使用绿色波段滤波片(其中心波长为532 nm)降低焊接过程中产生的等离子体对焊接质量监测的干扰;其次为了更好的采集到清晰的焊接同轴图像,在激光焊接头一侧加入一个绿色光的LED点光源,通过调整LED点光源照射角度可以实现加大焊接区域亮度,使得采集的图像质量最优。     

Yb3+掺杂锂硅酸盐玻璃的近红外发光特性

为了研制高功率光纤激光器的掺镱纤芯材料,采用高温熔融法制备了0.70SiO₂-0.18Li₂CO₃-0.04MgCO₃-0.04BaCO₃-0.02Al₂O₃-0.02Yb₂O₃（摩尔分数）锂硅酸盐玻璃样品,测试了其吸收光谱和858nm激发下的荧光光谱,进一步对光谱和激光性能参量进行了理论计算。结果表明,样品的主荧光峰位于1036nm附近,荧光有效线宽为94.1nm,吸收截面为1.143pm2,发射截面为1.024pm2,荧光寿命为0.98ms,激发态最小的粒子数仅为0.042,最小抽运强度为0.76kW·cm-2。与近年来相关文献中报道的镱掺杂玻璃相比,该掺镱锂硅酸盐玻璃在光谱及激光性能上比较有优势,有望在研制镱掺杂光纤中得到应用。     

枸杞中维生素B2固体粉末的荧光光谱检测研究

利用日本岛津RF-5301PC荧光分光光度计,对枸杞子粉末中的维生素B2(VB2)直接进行荧光光谱检测,采集的光谱范围在530～650nm波段。采用MATLAB数值微分和高斯函数拟合方法,得到在激发波长为480nm、峰值波长为563nm时的荧光光谱信息;通过数值积分和线性拟合,得到荧光强度沿波长的积分与VB2含量呈良好的线性关系,其相关系数为0.998 43。实验测定枸杞粉末VB2含量为1.28±0.17μg/g,并阐释了枸杞子粉末荧光光谱红移的原因。研究表明:这种固体粉末荧光光谱检测方法具有快速、直接、简单和环保等优点,对药品成份检测、食品安全监测等领域的应用具有重要的参考价值。     

激光诱导荧光探测气溶胶装置的研制及实验研究

基于激光诱导荧光原理研制出一套激光诱导荧光探测气溶胶的装置。该装置采用Nd:YAG脉冲激光器产生355 nm波长脉冲激光,经过引导后进入样品池,激发出的荧光被系统收集后进入高分辨率光栅光谱仪,得到样品的荧光光谱图。选用还原型辅酶I（NADH）和核黄素两种典型的生物荧光物质对系统的性能进行测试,在355 nm激光激发下,获取了还原型辅酶I（NADH）、核黄素荧光光谱图;研究了样品浓度对于荧光光谱强度的影响,结果表明在低浓度范围荧光强度与浓度呈线性关系;考查了激光能量对荧光强度的影响,在一定能量范围荧光强度与激光能量呈线性关系,但当激光能量达到一定值后荧光强度会发生饱和。该装置所建立的生物性物质荧光数据库有利于了解和掌握生物荧光特性,对于进一步实现生物气溶胶远距离探测具有重要意义。     

飞秒激光与固体靶相互作用中背表面的渡越辐射

在飞秒激光与固体靶相互作用中,利用光学CCD相机和光学多道分析仪(OMA),分别在固体薄膜靶背表面法线方向测量了渡越辐射(TR)积分成像图案和渡越辐射光谱.测量结果显示,渡越辐射光斑呈现圆盘状结构,在圆盘中明亮而强的光信号呈局部化分布,并且有分离的光斑出现.该现象表明,超热电子在输运过程中存在成丝效应,引起严重的不稳定性;渡越辐射光谱在800 nm附近出现了尖峰,是基频波(ω0),并且光谱向红光方向移动;基频波产生的原因归结于超热电子束在传输过程中产生的微束团而引起的相干渡越辐射(CTR);光谱红移的原因是由于等离子体临界面的迅速膨胀所致;渡越辐射光强随靶厚度的增加而减小.