一种新型芴类衍生物的双光子光致漂白三维光存储

基于光致漂白的双光子吸收三维光信息存储原理,以钛蓝宝石飞秒脉冲激光在一种新型光致漂白材料芴类衍生物BMOSF中进行光致漂白双光子信息写入和读出的实验研究,实现了6层光信息存储,信息点间距和信息层间距分别为8和10μm;采用MATLAB软件对6层信息点进行信号强度识别和信号点强度对比.实验表明,芴类衍生物BMOSF可以用...     

光致漂白材料的激光三维信息高密度存储

光信息存储是目前数字化信息存储的主要手段，传统二维光信息存储中存在的不足限制了存储密度及存储容量的进一步提高。基于光致漂白材料的三维光信息存储机理，建立了共焦/双光子扫描荧光显微镜系统。采用一种新型光致漂白芴类衍生物ATFTBAr作为存储材料，利用飞秒激光实现了在该材料上的三维光信息存储和读取。存储层达到四层，每层间距和信息点间距分别达到了10 m 和8 m。对信息点进行了信号强度的识别和对比，详细分析了由于折射率失配所引起的信号串扰问题。研究表明，建立的实验系统和选用的存储材料能够较好地实现三维光信息存储。     

高功率飞秒激光与透明介质的相互作用及其应用

随着飞秒(fs.10-15s)激光近些年来得到迅速发展,飞秒激光已广泛应用于物理、化学反应的动力学过程分析.利用飞秒激光的热效应可以忽略的特点进行超精细加工.利用飞秒激光与透明材料的非线性相互作用,可以实现材料内部有空间选择性的三维光功能微结构.文章重点介绍了飞秒激光与透明介质相互作用的原理,以及在三维超高密度光存储、三锥光功能微结构等方面及应用,国内外相关领域的最新进展,并展望了应用前景.     

飞秒激光永久光存储的发展及挑战

面向大数据存储,总结当前冷数据存储的主要方式及特点,针对长寿命和高容量的需求,介绍飞秒激光永久光存储的概念和基本存储内涵;围绕透明介质材料体内改性的类型,依次介绍三维光存储和五维光存储的历史发展过程;阐述了当前具有双折射特性的存储单元形成机制,超百层的高密度存储技术,225 kB/s单通道、潜在MB/s多通道的快速直写机制;并从纳米区域的电场连续性边界条件和光学衍射极限出发,展望飞秒激光永久光存储在存储容量和写入速度方面的挑战。     

飞秒激光双光子微细结构的制备

基于双光子吸收引发的光聚合局限在紧密聚焦的焦点区域的原理,建立了飞秒激光三维微细加工系统;结合高斯光束的强度分布函数,推导了横向与轴向分辨率的表达式。在ORMOCER材料内实现了双光子光聚合,最高加工精度达到0.7μm。研究表明,加工线宽随功率增加而增加,随加工速度增加而减小;确定了波束腰为0.425μm,双光子吸收截面为2×10-54cm4.s。采用双光子光聚合技术,加工了齿宽5μm的实体微型齿轮,制备三维木堆型光子晶体结构,分辨率为1.1μm,杆间距和层间距均为5μm,实现了飞秒双光子光子晶体结构的制备。     

Tb3+掺杂SrO-TiO2-SiO2玻璃在红外飞秒激光照射下的三光子激发上转换发光

Tb3 掺杂SrO-TiO2-SiO2 玻璃在 800nm 的飞秒激光照射下可以观察到红外至可见的上转换现象.由飞秒激光激发的上转换荧光光谱与 267 nm 氙灯激发的荧光光谱非常相似.其上转换荧光可归因于Tb3 的5D3→7F4和5D4→7FJ(J=6,5,4,3)能级跃迁.由发光强度和泵浦光源能量之间的关系可以得出此上转换过程为三光子同时吸收过程.基态电子同时吸收三个红外光子被激发到较高激发态,然后以非辐射跃迁方式弛豫到较低激发态,再辐射跃迁到基态从而产生 Tb3 的特征发光峰.这现象可应用于三维立体显示,可见激光和高密度光存储技术.     

飞秒激光双光子制造生物微器件微支架

介绍了飞秒激光双光子吸收和光聚合的机制,将飞秒激光技术应用于生物相容性材料(ORMOCER)的三维微纳米加工中.在ORMOCER材料内实现了双光子光聚合,最高加工精度达到0.5 μm,突破了衍射极限.推导出双光子光聚合阈值的数学表达式,研究了扫描速度V和激光功率P对横向尺寸的影响规律.在此基础上采用飞秒激光双光子微细加工技术制备了典型的微生物器件--微井阵列、微柱阵列和光子晶体生物微型支架.     

彩色三波长光存储实验研究

描述了彩色多层光存储原理并建立彩色多层光存储的数学模型,建立了可用于彩色3层光存储研究的实验系统,对780nm、650nm和532nm激光敏感的3种光致变色材料的读写特性进行了研究。结果表明,数学模型与实测曲线比较吻合,其中650nm、532nm材料可作为彩色多层存储的记录介质,而780nm材料交叉串扰大,需改进。实验表明多波长光存储是可行的。     

以光致抗蚀剂为记录介质的双光子存储实验

本文讨论了用双光子吸收方法实现光存储的物理机制,并利用飞秒激光在光致抗蚀剂薄膜上进行双光子存储实验,测定了光致抗蚀的双光子激光阈值和损伤阈值,记录了点数据存储图。     

透明材料飞秒激光三维微制备

利用飞秒激光对透明材料进行改性和加工，制备三维微结构和器件受到极大的关注。本文介绍了在透明材料内部或表面进行微制备的方法和应用，包括利用飞秒激光诱导的折射率变化来制作光波导、光栅和耦合器等；利用材料内部的微爆炸实现三维点存储和其它三维点阵结构等；通过界面的烧蚀过程进行打孔、切割和刻蚀等；利用双光子聚合制备微透镜、光子晶体和衍射光学元件等等。     

高频飞秒激光对硅材料烧蚀的热积累效应

对硅材料飞秒激光损伤进行了数值模拟。首先,在飞秒激光与硅相互作用的双温模型中引入能带电子激发、双光子吸收,俄歇复合等一系列非线性项,通过每一个光场半周期中的麦克斯韦电磁场公式,得出材料中不同时间的光场强度,作为描述材料对光强的响应物质方程的输入项。通过麦克斯韦方程与物质方程间的迭代可以得到烧蚀的硅的一系列参数,如电子浓度、晶格温度等。在此基础上分析了皮秒、亚皮秒量级双脉冲和三脉冲飞秒激光作用下,激光能量密度和脉冲延迟时间对热积累效应的影响。     

Blue Green Emission From a Cu$^{+}$ -Doped Transparent Material Prepared by Sintering Porous Glass

A colorless transparent, blue green emission material was fabricated by sintering porous glass impregnated with copper ions. The emission spectral profile obtained from Cu⁺ -doped high silica glass (HSG) by 267-nm monochromatic light excitation matches that obtained by pumping with an 800-nm femtosecond laser, indicating that the emissions in both cases come from an identical origin. The upconversion emission excited by 800-nm femtosecond laser is considered to be a three-photon excitation process. A tentative scheme of upconverted emission from Cu⁺ -doped HSG was also proposed. The glass materials presented herein are expected to find application in lamps, high density optical storage, and three-dimensional color displays.     

飞秒激光在KCl晶体中诱导色心

分别利用1kHz和200kHz两种重复频率的近红外飞秒激光,经过低数值孔径的物镜聚焦,空间选择性地辐照KCl晶体,在KCl晶体内部诱导出了一系列色心缺陷。通过飞秒激光辐照前后KCl晶体的吸收光谱分析,明确了飞秒激光照射后KCl晶体内部5种色心的归属,发现色心的浓度随着飞秒激光功率的升高而增长。对吸收光谱的分析表明,两种重复频率的飞秒激光所诱导的色心吸收带相应的峰值略有偏移。认为这是由高重复频率的飞秒激光的热累积效应引起的。理论分析表明,KCl晶体内部的点缺陷和高功率密度飞秒激光与KCl晶体相互作用所诱导的多光子吸收是色心形成的主要原因。     

通过圆偏振光提高飞秒激光诱导击穿光谱的发射强度

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种快速、实时的元素成分分析技术。为了提高LIBS的灵敏度,人们已经提出多种方法来提高LIBS的光谱强度。本文采用飞秒脉冲激光烧蚀黄铜产生LIBS,对比了圆偏振和线偏振下LIBS光谱的强度,结果发现圆偏振下的光谱强度比线偏振下的强,光谱强度大约提高了15%。采用飞秒激光照射金属时,金属内部的自由电子吸收光子的能量。在线偏振飞秒激光场中,电子在脉冲的每个光学周期中经历交替的加速和减速;而圆偏振飞秒激光可以连续加速电子,因此电子可以获得更高的能量,这使得圆偏振飞秒激光产生的光谱强度不同于线偏振飞秒激光产生的光谱强度,圆偏振激光有助于改善飞秒LIBS信号的强度。     

Optical super-resolution effect induced by nonlinear characteristics of graphene oxide films

In this work, we focus on the optical super-resolution effect induced by strong nonlinear saturation absorption (NSA) of graphene oxide (GO) membranes. The third-order optical nonlinearities are characterized by the canonical Z-scan technique under femtosecond laser (wavelength:800 nm, pulse width:100 fs) excitation. Through controlling the applied femtosecond laser energy, NSA of the GO films can be tuned continuously. The GO film is placed at the focal plane as a unique amplitude filter to improve the resolution of the focused field. A multi-layer system model is proposed to present the generation of a deep sub-wavelength spot associated with the nonlinearity of GO films. Moreover, the parameter conditions to achieve the best resolution (~l/6) are determined entirely. The demonstrated results here are useful for high density optical recoding and storage, nanolithography, and super-resolution optical imaging.     

三甲川菁染料绿光高密度光存储研究

利用旋涂法制备了三甲川菁染料掺杂高分子薄膜,室温下采用波长为532nm、数值孔径为0.65聚焦物镜的绿光存储装置研究了该染料薄膜的光存储特性。结果表明,三甲川菁染料薄膜在420nm～590nm区域内有两个吸收峰,可作为与532nm绿光半导体激光器相匹配的光存储材料。在激光功率为15mW、刻录速度1m/s的条件下,得到了记录线宽约600nm、反射率对比度为21%的结果。     

利用飞秒激光光镊捕获生物细胞

采用自行搭建的飞秒激光光镊,实现了对人体血红细胞（RBC）的稳定捕获。使用的光源为自行搭建的掺钛蓝宝石克尔透镜锁模激光器,输出中心波长810nm、脉冲宽度40fs和重复频率为100MHz的飞秒激光脉冲。通过实验比较了飞秒激光光镊和连续（CW）激光光镊的捕获能力,依据实验数据,比较了两者的Q值。实验结果显示,飞秒激光光镊对于捕获生物细胞同样有效,将光镊技术和飞秒激光特性相结合用于生物学研究领域会有很好的应用前景。     

推拉型有机化合物的非线性特性研究

合成一种新的推拉型偶氮化合物并将掺入ＰＭＭＡ中制成光学薄膜器件，用Ｚ扫描技术测量了该材料的非线性折射率，用ＤＦＷＭ装置研究了该材料在可见光长波区光存储特性，获得了良好的实时和短时存储信息，存储功率密度小于０．１Ｗ／ｃｍ＾２。分析了这种非共振吸收区光存储机理。