激光烧蚀Ag表面的结构表征及纳米产物的光谱应用

用Nd：YAG激光器对Ag片在二次去离子水中进行烧蚀,用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对Ag表面形态进行测量,发现其表面呈现具有nm量级的粗糙度。同时,在Ag片所处的液体中制备出了具有nm尺度“化学纯净”的Ag胶体系。此体系中,Ag纳米颗粒尺度分布均匀,并且具有很好的稳定性。通过用对羟基苯甲酸(PHBA)作为探针分子,对这种纯净Ag胶体系中的表面增强拉曼散射(SERS)进行研究测试发现,这种Ag胶体系是一种非常高效的SERS活性增强基底,对其原因进行了分析。     

脉冲激光烧蚀法制备Ag纳米粒子胶体

为了研究激光参数对Ag纳米粒子胶体的影响,采用不同重复率和能量密度的脉冲激光对蒸馏水中的Ag靶烧蚀10 min来制备Ag纳米粒子胶体.通过透射电镜(TEM)和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计分析了Ag纳米粒子胶体的大小、形貌和吸收光谱,同时由Image-ProPlus软件分析计算了粒子的平均粒径及其分布.结果表明,由重复率为10 Hz,能量密度为4.2 J/cm2的脉冲激光烧蚀10 min后制备的Ag胶体纳米粒子平均粒径最小(D=17.54 nm),粒径分布最窄(δ=36.86 nm),且形貌较均匀.从而证实了通过调节激光参数来控制纳米粒子尺寸和形貌的可行性.另外,在实验基础上,应用熔化生长"与爆炸"模型讨论了激光烧蚀工艺参数对Ag纳米粒子胶体的影响规律.     

C层包覆Ag纳米颗粒基底的表面增强拉曼散射研究

Ag纳米结构是最常用的表面增强拉曼散射(SERS) 活性基底,缺点是Ag的化学稳定性和 生物相容性比较差。为此,利用化学方法合成了一种新型的SERS活性基底—纳米碳层包覆的 Ag(Ag@C)纳米颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)和紫外- 可见吸收光谱对制备的核壳结构纳米颗粒进行了表征,并研究了颗粒的SERS活性。结果表明 ,罗丹明6G(R6G)、结晶紫(CV)和孔雀石绿(MG)分子在Ag@C悬浮液中的SERS光谱强度 与在Ag胶中的SERS光谱强度相比显著增强。根据光谱 的变化规律推断,额外的增强来自于化学增强。由于C层的存在,相比于Ag纳米颗粒, Ag@C颗粒的化学稳定性和生物相容性都有所改进。     

Ag掺杂浓度对ZnO纳米花荧光增强的影响

采用水浴与光照相结合的方法制备了Ag/ZnO纳米复 合结构,研究了不同Ag掺杂浓度对 ZnO发光强度的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光 (PL)光谱对Ag/ZnO纳米复合物的结构、形貌和光学性能进行了研究。SEM表明,由水浴法制 得的ZnO纳米花结构长约1.0μm,直径为200nm左右。XRD结果显示,Ag掺杂后Ag/ZnO 纳米复合结构衍射峰的强度都增强,当掺杂浓度为0.153wt%时,在38.28°出现了Ag₂O的衍射峰。PL表明,Ag浓度极大影响了ZnO紫外发光强度。当Ag的掺杂 浓度为0.051wt% 时,Ag/ZnO纳米复合结构具有最强的紫外发射强度,同未掺杂的ZnO相比,紫外发光强度提 高了11倍。研究结果表明,利用Ag纳米颗粒的局域表面等离子共振(LSPR)特性增强了ZnO纳 米结构的荧光强度,从而提高了荧光检测的灵敏度。     

具有分形结构Ag纳米衬底的荧光增强效应

利用电化学沉积方法,制备出具有分形结构的Ag纳米荧光增强衬底。实验中,采用532nm连续光激发居于Ag纳米结构衬底表面附近的罗丹明6G(Rh6G)荧光分子,结果表明,具有分形结构的Ag纳米金属衬底对沉积在其表面的Rh6G分子表现出明显的荧光增强效应。根据局域场增强理论对所得实验结果进行分析,经过电化学方法制备出的分形Ag纳米结构,在外电磁场激发下能够形成较强的局域电磁场分布,从而有效地激发Rh6G荧光分子,增强其荧光辐射强度。     

激光烧蚀法制备纳米银胶体及其特征研究

利用Nd：YAG激光器1064nm激发光照射金属Ag表面，通过控制光照时间，制备出纳米金属Ag胶体。利用透射电子显微镜(TEM)，对胶体Ag粒子的尺寸及形态进行观测表明，这些胶体为粒径介于5—35nm的纳米体系，并对其进行了紫外—可见吸收光谱的研究。对经过激光照射后的金属Ag表面进行了扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)的测量结果显示，该表面的组糙度平均为60nm。     

Ag、Au纳米颗粒的激光表面修饰

通过用Nd：YAG激光（λ=1064nm）对氧化还原法制备的Ag、Au纳米颗粒的修饰，使Ag、Au纳米颗粒的尺寸均匀性得到更好的改善。用透射电子显微镜（TEM）和紫外-可见表面等离于体吸收（SPA）光谱对激光修饰后的Ag、Au纳米颗粒进行了测量和表征，结果表明，这些被修饰过的Ag、Au纳米颗粒由于自身体系发生了改变，可以作为更高效表面增强拉曼光谱（SERS）的增强基底。     

激光液相烧蚀法制备金核银壳纳米结构及其性能的研究

采用波长为248nm的KrF准分子激光烧蚀制备纯净的金核银壳复合纳米结构,通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及电子能谱(EDS)对其形貌结构和成分进行了表征。实验发现,控制银壳的厚度能够调节该纳米结构的表面等离共振吸收曲线峰位,采用Mie理论对金核银壳纳米结构在形成过程中的表面等离共振吸收曲线进行了模拟,模拟结果与实验结果一致。探讨了激光烧蚀法制备金核银壳纳米结构的机制。此外,实验结果表明准分子激光烧蚀法制备的金核银壳纳米结构具有优异的表面增强拉曼光谱(SERS)活性,可用于物质痕量检测领域。     

银纳米棒复合材料的非线性色散与单光子和双光子品质因子

采用Maxwell-Garnett理论,计算了不同长径比Ag纳米棒复合材料的等离子体共振吸收和三阶非线性极化率增强因子随波长的变化关系,分析了单光子品质因子W和双光子品质因子T.分析得到该复合材料的共振吸收峰位以及应用于全光开关的有效波长范围(W>1和Zr<1)均随Ag纳米棒长径比的增大而增大.理论分析还可以定性地解释实验观测结果.     

Ag纳米颗粒对Er3+/Yb3+共掺铋锗酸盐玻璃上转换发光性能的影响

采用熔融退火法制备了Er³⁺/Yb³⁺共 掺复合银(Ag)纳米颗粒的铋锗酸盐玻璃,对玻璃样品 进行物理性质、透射电镜(TEM)图像和光谱性能测试,分析了铋锗酸盐玻璃样品中Er³⁺的上转换 发光机理。研究表明:随着退火温度的增加,Ag纳米颗粒不断析出,绿光(527nm波长 )和红光(661nm波长)发光强度都得到了较大增强,在420℃时,上转换发光强度分别为未掺 杂AgCl时的4.45和4.22倍。其上转换发光增强的原因归结于Ag 纳米颗粒表面等离子体共振(SPR)导致局域场电场增强和Ag⁰→Er³⁺的能量转移。     

激光脉冲频率对纳米Si晶薄膜形貌的影响

在气压为10 Pa的惰性气体Ar环境下,采用XeCl准分子激光器(波长308 nm),调整激光单脉冲能量密度为4 J/cm2,激光烧蚀电阻率为3000Ω.cm的高纯单晶Si靶,在玻璃或Si衬底上沉积制备了纳米Si晶薄膜。实验中靶和衬底间距离保持为3 cm,对衬底既没有加温也没有冷却。拉曼(Raman)谱测量结果表明,所制备的薄膜中已有纳米Si晶粒形成。保持脉冲总数不变,分别取激光脉冲频率为1 Hz,3 Hz,10 Hz和20 Hz,相应沉积时间约为10 min,3.3 min,1 min和0.5 min,采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得样品的表面形貌,不同脉冲频率下的结果比较显示,脉冲频率越大,制备的纳米Si晶薄膜的平均晶粒尺寸就越小,晶粒尺寸分布也越均匀。沉积动力学过程的非线性是导致实验出现该结果的原因。     

锁模光纤激光的倍频及波长调谐实验研究

利用周期性极化铌酸锂（Periodically Poled Lithium Niobate, PPLN）晶体实现了对掺镱锁模光纤激光器输出单横模激光的倍频,产生了532nm波长附近的倍频脉冲光。基于准相位匹配（Quasi Phase Matching, QPM）技术,通过改变基频光到PPLN晶体的入射角,使不同中心波长的基频光达到准相位匹配条件,实现倍频光波长的调谐。对带宽60 nm的锁模激光倍频得到带宽1.5 nm、中心波长532nm的脉冲激光输出。以掺Yb锁模光纤激光作为基频光,调节PPLN晶体角度,获得了中心波长连续变化的倍频激光,入射角度调节范围0°~25°,对应的倍频光波长调谐范围531.8nm~535.6nm。波长变化趋势与理论分析一致。     

双波长腔外同步和频355nm准连续全固态激光器

为了获得能够实用化的大功率355nm准连续全固态激光器,采用同一台双通道射频驱动源对准连续1064nm激光器和532nm激光器中的声光Q开关同时进行调制的方法来实现二者的同步,通过消色差透镜将1064nm光和532nm光同时耦合到Ⅱ类相位匹配LBO晶体进行和频产生355nm紫外激光。在总注入电功率为436W、重复频率为6kHz时,355nm激光最大输出功率6.8W,脉宽为67ns,总转换效率为1.56%。结果表明,采用双波长腔外同步和频的方法可以获得大功率355nm准连续激光输出。     

激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层的研究

柔性聚酯膜衬底薄膜电池通过激光刻蚀等工艺形成集成串联,激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层(Ag/ZnO)是其中的重要工艺。首先对聚酰亚胺(PI)、Ag、ZnO材料的光学特性进行了分析,然后采用1 064nm脉冲激光与532nm脉冲激光分别对柔性薄膜太阳电池复合背反射层进行刻蚀研究。通过改变重复频率、激光功率、扫描速度和焦点位置等参数,分析了激光刻蚀物理机制,获得了好的刻蚀效果。结果表明,1 064nm纳秒脉冲激光更适合刻蚀柔性PI衬底复合背反射层Ag/ZnO,在激光功率860mW、刻蚀速度800mm/s和重复频率50kHz下,获得了底部平整、两侧无尖峰的刻线,刻线宽为32μm,满足柔性薄膜太阳电池集成串联组件的制备工艺要求。     

环形腔激光器中的双脉冲现象

在基于非线性偏振旋转效应的环形腔激光器中,通过添加一段长为5 m的高非线性光纤,得到了双脉冲的输出,为了检验双脉冲的组成,在激光器的输出放置一个可调滤波器,在中心波长1546 nm 和1558 nm 处分别得到了双脉冲的输出,证明双脉冲是由波长不同的两个单脉冲叠加而成的。     

550～689nm重复率YAG激光同步泵浦染料激光器

用重复率脉冲锁模YAG激光同步泵浦四种激光染料,获得脉冲重复率20Hz、峰值功率MW级、平均功率mW级、脉宽30ps染料激光。波长复盖范围为550.0～689.0nm,谱线宽度0.05nm。实验比较了L_D=1/2L_PF和L_D=L_P两种匹配腔的输出特性。     

一种新型皮秒脉冲激光器

一种新型皮秒脉冲激光器由序列脉冲激光的产生、单脉冲激光的选取、放大和倍频等部分组成,激光器工作物质选用Nd∶YAG晶体,用两个格兰棱镜分别作为起偏器和检偏器,激光器的振荡级利用被动锁模染料产生的锁模序列脉冲激光,经过单脉冲选择器选取出其中的一个单脉冲激光,再经激光器放大部分的放大和倍频晶体的倍频后,激光器最终输出能量为120mJ,脉冲宽度为100ps,波长为532nm的单脉冲激光,其功率约为1.2×109W,功率密度约为4.2×109W/cm2,系统的外触发同步精度优于2μs。     

单脉冲激光辐照CCD探测器热效应仿真研究

为了研究实际情况下激光辐照CCD热效应情况,首先介绍了CCD探测器的结构和工作原理并分析了脉冲激光对CCD探测器的热损伤过程。然后利用有限元方法在三维空间上分别对三种波长的脉冲激光(532nm、808nm、1064nm)辐照CCD进行了固体传热仿真,通过仿真得到了在三种不同波长下CCD探测器的损伤能量密度阈值。接下来通过比较损伤能量密度阈值发现当波长为532nm时,CCD探测器的损伤能量密度阈值最小。最后对比已发表的实验结果找到了比较统一的损伤规律。     

主动锁模飞秒光纤激光器

报道了主动锁模飞秒脉冲掺Er3 光纤激光器的实验结果。在光纤环形腔中通过引入粗波分复用器(CWDM)作为宽带滤波器,实现了中心波长在1550 nm,重复频率为2.5 GHz,谱线3 dB带宽为10.2 nm(对应的脉冲宽度为247 fs)的激光脉冲输出。此时的抽运功率为186 mW,激光器输出平均功率为1.3 mW,从而获得了能够产生飞秒脉冲的高重复频率主动锁模掺Er3 光纤激光器。     

不同脉宽纳秒激光致铝材损伤特性与打孔机理

为了获得纳秒激光脉宽对铝材的损伤特性,给纳秒激光金属加工的脉宽选择提供依据,采用面积推算法,利用光学显微镜、扫描电镜、表面轮廓仪等仪器,测试了37种脉宽纳秒激光（脉宽10ns~520ns,波长1064nm）对铝材的损伤阈值。研究了脉宽不变时激光脉冲数目对铝板的损伤规律,揭示了不同脉宽纳秒激光对铝板打孔的作用机理。结果表明,单脉冲损伤阈值与纳秒激光脉宽的平方根成线性关系。当脉冲个数增加时,材料的损蚀阈值呈现下降趋势; 铝板打孔时,纳秒激光的脉宽越窄,对铝的损伤阈值越低; 打孔过程中蒸发过程占主导,孔内壁烧蚀熔融物越少,孔圆度越好,孔口喷溅物越少,打孔质量越高。该结果可为纳秒激光金属加工的脉宽选择提供参考。