飞秒相干态相位光谱的原理,技术与应用

凝聚态物质体系中飞秒量级相干态相位特性的研究，无疑是光学瞬态相于过程和相干控制的研究的重要发展方向．最近，由于稳定的飞秒固体激光器的发展，使人们能够在飞秒和亚飞秒尺度研究相干态的相位动力学特性．非线性四波混频（FMM）是用飞秒脉冲研究超快弛豫和相干退相过程最常用的方法，Big。t等人用该法研究了GaAs量子阱中激子相干辐射的超快相位动力学，所测量的FMM信号表明存在非线性的相移．最近，我们用飞秒脉冲对激发半导体GaAs样品，研究了液氦温度下GaAs带边激发的相干瞬态过程，得到了自由感应衰减信号和时间分辨的相位光…     

飞秒激光及超快光谱技术

近年来随着钛蓝宝石光克尔锁模新技术的发展，桌面飞秒超强、超快钛蓝宝石激光光源已经商品化，为实验室研究工作提供了崭新的设备．本报告将首先介绍钛蓝宝石飞秒激光工作原理及飞秒激光啁啾放大过程．随后，将结合近年来利用北京大学已配备的两台钛蓝宝石飞秒激光光源（Mira900F，美国相干公司和Tsunami＋TSA10，美国光谱物理公司）所进行的研究工作介绍有关飞秒光谱内容．包括飞秒荧光上转换实验、飞秒光克尔实验以及飞秒超强光泵浦-探测实验等．阐述利用这些实验装置所进行的蛋白分子等生命超快过程的研究、化学动力学过程的研究、新…     

超快脉冲整形及其应用

正随着超快脉冲整形技术的发展,通过在频域上控制激光光谱的相位和幅度可以获得时域上任意形状激光脉冲,因而飞秒激光已经由过去的测量工具转变到现在的控制工具、实践证明,超快脉冲整形技术为研究光与原子分子非线性相互作用提供了前所未有的实验技术手段。目前,这种超快脉冲整形量子相干控制技术已经成为国际上研究热点领域之一,并且被广泛应用在物理、化学、生物、工程等各个学科领域。在这次报告中,将重点介绍课题组最近几年在基于超快脉冲整形控制实现原子分子超快量子调控的理论和实验研究进展,其中包括共振与非共振多光子吸收增强和抑制;相干反斯托克斯拉曼光谱窄化、增强以及选择激发;共振增强多光子电离光电子能谱窄化和增强;分子排列与取向程度提高等等、此外,简单介绍课题组下一步科研工作的研究计划、     

飞秒激光技术与相关学科

本文阐述了超快激光发展的四个阶段及其内容、特点。对当前超快激光的研究特点、发展方向进行了综述。对与飞秒激光技术相关的几个新兴学科, 如飞秒激光物理学、飞秒激光化学、飞秒光孤子通讯和飞秒电子学给予概括评述。     

极低时间抖动的飞秒激光技术（特邀）

飞秒激光器的时间抖动（或定时抖动）是指其输出脉冲的时域位置相对于理想周期信号的短期随机偏差。在毫秒量级的时间尺度上，飞秒激光器的脉冲序列具有严格的一致性，其定时抖动甚至低至阿秒量级。飞秒激光器的这种独特性质及其支持的前沿应用构成了“阿秒时间精度的超快光子学”这一全新的超快研究分支。文中回顾了近年来飞秒激光器定时抖动研究进展、高时间分辨率的定时抖动测量技术、以及不同类型的飞秒激光源能够达到的最低抖动水平。最后介绍了低抖动飞秒激光器在大科学装置同步、高速模数转换、绝对测距、相干脉冲合成等领域的应用。     

基于相干电子源的超快低能电子全息成像

在原子尺度上研究电荷输运超快动力学特性，对于揭示光催化、光合作用等物理化学过程的机制有着重要意义。与高能（>20 keV）电子束相比，低能（<500 eV）电子束在样品表面微弱的局域电场下有较大的散射截面，结合全息成像机制，可以实现亚纳米级的空间分辨能力。因此，若采用具有飞秒时间分辨能力的超快相干电子源，低能电子全息成像有望实现对原子尺度的电荷输运超快动力学过程的表征。首先介绍了超快低能电子全息成像的原理，然后讨论了超快相干电子源的产生机制和性能，在此基础上，阐述了超快低能电子全息成像的研究现状并展望了未来的发展趋势。     

发光二极管的时间与空间相干性研究

由相干度理论和准单色光理论出发研究了发光二极管(LED)的时间相干与空间相干特性，并采用时间分辨为亚飞秒的迈克尔逊干涉仪对LED的相干度进行了测量记录。由记录所得的干涉图计算得到LED的发射光谱、相干时间及时间相干度；并通过比较其可见度和时间相干度推算出其空间相干度；最后提出由空间相干度计算LED发光面积的方法和使用LED光源测量材料中超快弛豫过程的可能性。分析了实验中的误差并提出修正方法，为采用LED作为稳态与时间分辨光谱光源提供了必要的理论与实验依据。     

化学与化工、石油与冶金工业

Y2000-62079-177 0021407超快化学=Ultrafast chemistry[会,英]//1999 IEEEConference on Lasers and Electro-Optics.—177～181(F)本部分收录5篇论文摘要。分别探讨了处于A~2A_2←X~2B_1变化激发的二氧化氯溶液的超快动态特性,具有飞秒啁啾脉冲的青蓝染料分子的激态动态特性和发射光谱控制,处于电子激态的氢键和动态特性的光栅散射和光子反射研究,水性二硫化碳的分解和加倍重新结合的飞秒光谱学,利用飞秒振动光谱学研究光激励后的氢键动态特性。     

飞秒激光液相烧蚀的超快观测展望（特邀）

飞秒激光液相烧蚀技术具有局部、瞬时、超快、超强等典型极端制造特点,在精密加工和纳米材料合成领域展现了独特优势。然而,飞秒激光液相烧蚀是跨多时间、空间尺度,多物理化学现象耦合的复杂过程,现阶段研究缺乏全面有效手段、对机理理解不足。简要介绍了飞秒激光液相烧蚀的基本过程和相关超快观测技术的发展历程,并进一步总结了超快观测技术在光丝、溶剂化电子、等离子体、气泡演化等过程中的应用。最后总结了飞秒激光液相烧蚀方法、观测和机理研究存在的问题,并基于现有问题对未来飞秒激光液相烧蚀中可能应用的超快观测技术进行了展望。     

非线性激光制造的进展与应用（特邀）

超快激光是指脉冲宽度极窄的激光,其瞬时功率极高,与物质之间的相互作用呈现出非线性、非平衡、多尺度的状态。超快激光具有超快（脉冲持续时间短）、超强（瞬时功率高）、超精细（加工结构精细）等特点,由此实现的非线性激光制造技术可以打破传统微纳制造的局限,实现各类难加工材料和复杂微纳结构的超精细制造,精度可达亚微米至纳米量级,在微光学、生物医学、智能电子器件等前沿领域体现出了独特的应用价值。文中主要聚焦飞秒激光微纳加工技术前沿,简要概括了飞秒激光加工的特点;介绍了飞秒激光加工的主要技术手段,包括飞秒激光直写和飞秒激光并行加工;讨论了飞秒激光加工技术的前沿应用领域,如微纳光学器件、微流体器件、多功能结构化表面、生物医学工程等;最后,对飞秒激光加工制造技术未来的发展趋势和研究方向进行展望。     

超短中红外激光脉冲的产生及其发展状况

超短中红外脉冲对研究物理、化学、生物学和半导体内的超快过程等有非常重要的作用。介绍了参量振荡、差频产生、参量放大产生超短中红外激光脉冲的方法,及国内外相关研究的最新进展。     

1.7 μm超快光纤激光器研究进展（特邀）

超快光纤激光器具有紧凑性高、光束质量佳、散热性好等优点,是一种极具发展潜力的激光光源。工作波长作为超快光纤激光器的重要参数,在一定程度上决定了激光器的应用领域。近年来,得益于1.7 μm波段的独特光谱特性,1.7 μm波段超快光纤激光器在生物医学、聚合物加工、光学成像等领域具有重要的应用价值。因此,研制高性能的1.7 μm波段超快光纤激光器成为激光领域的研究热点之一。文中综述了近期1.7 μm波段超快光纤激光器的研究进展,对目前获得1.7 μm波段超短脉冲的不同方式进行总结,分析其技术特点;同时,介绍了笔者所在课题组报道的1.7 μm波段耗散孤子超快光纤激光器及其放大系统的研究成果,概述了其工作原理、技术难点;最后,对1.7 μm波段超快光纤激光的应用前景及发展趋势进行了展望。     

飞秒激光探测超快磁动力学的研究进展

飞秒激光抽运探测在超快磁动力学的研究中有十分广泛的应用.当前在超快磁动力学的研究中,根据抽运光对样品激发方式的不同,主要分为两类:(1)光激发下的磁动力学;(2)磁场激发下的磁动力学.介绍了这两种激发模式下的磁动力学的最新研究进展,并对未来的研究方向进行了展望.     

飞秒激光在超快过程中的应用研究

认识微观世界的超快过程是为了认识真实世界,超快激光技术是研究会眼快过程的必要条件,本文阐述了近年来飞秒激光在有代表性的超快过程中的应用目的、应用必要性,应用实现方法和结果以及应用进展等。     

时分复制脉冲放大技术在超快光纤激光器中的应用研究进展

随着高功率超快光纤激光器的迅速发展,时分复制脉冲放大技术近年来获得了广泛的关注。时分复制脉冲放大技术可以通过双折射晶体组或自由空间时延来实现。将时分复制脉冲技放大技术与啁啾脉冲放大、空间分束和光子晶体光纤放大等技术相结合,运用于相干光束合成和非线性压缩,可以提升超快光纤激光器的脉冲能量和峰值功率。文中对时分复制脉冲放大技术在超快光纤激光器中的最新研究进展进行了详细综述,重点分析了时分复制脉冲放大技术在相干光束合成应用中的不同系统结构,并对时分复制脉冲放大技术的优化和发展方向进行了展望。     

Detection Techniques of Femtosecond Lasers

The measurement techniques of femtosecond spectroscopy are effective method to investigate ultrafast dynamics,they are widely used in the fields of physics, chemistry and biology. In this paper, the principle, experiment setup and the approaches to deal with the experiment data were presented. Then different measurement techniques such as transient absorption spectroscopy, photon echoes, optical Kerr effect and degenerate four--wave mixing were explained with special examples. At last,the application prospect of measurement techniques of femtosecond spectroscopy was forecasted.     

Tm3+/ Ho3+离子掺杂中红外超快激光技术研究进展（特邀）

稀土离子Tm3+/ Ho3+ 掺杂中红外2 μm波段超快激光由于广泛的应用前景成为近十余年来激光领域的研究热点之一。文中首先综述了稀土离子Tm3+/Ho3+掺杂固体/光纤2 μm波段超快激光锁模技术进展,包括主动锁模技术以及饱和吸收、克尔透镜、非线性偏振旋转、非线性光环形镜、非线性多模干涉等被动锁模技术;其次,结合激光增益介质及色散管理技术回顾了Tm3+/ Ho3+掺杂固体和光纤锁模激光脉冲宽度压缩进展;再次,总结了Tm3+/ Ho3+大能量/高功率超快激光技术及进展;最后,对2 μm波段超快激光发展趋势进行了总结和展望。     

基于二维材料非线性效应的多波长超快激光器研究进展(特邀)

多波长超快激光器在光通信、医学诊断和光学传感等各种应用中有着十分重要的应用前景。2009年以来，石墨烯、拓扑绝缘体、过渡金属硫化物和黑磷等二维材料在超快光子学领域的发展非常快速。它们独特的非线性光学特性，使之能够被用作快速响应、宽带运转的可饱和吸收体且能够容易地集成到激光器中。研究发现，基于二维材料的非线性光学器件是研究激光器内非线性脉冲动力学演化的理想平台。在文中，回顾了二维材料在多波长超快激光器中应用的最新进展。进而，阐述了多波长的耗散孤子、矩形脉冲和亮暗孤子对等脉冲类型。最后，提出了这类多波长超快激光器面临的挑战和应用前景。     

半导体低维材料中的超快速激光光谱研究进展

文章结合作者近年来的工作，评述了半导体低维材料中的超快速激光光谱研究的近期进展，介绍了超快光谱研究半导体低维材料的原理，讨论了一些有待解决的问题。     

硅超高速双极技术的潜力与变革方向

本文评述了硅超高速双极技术的研究现状与极限，指出ＳｉＧｅ异质结构将显著提高现有纯Ｓｉ器件的电性能，并将成为发展下一代硅超高速双极器件和电路的技术途径。