微结构硫化物光纤中中红外超连续谱的产生

采用微结构硫化物光纤,以非线性薛定谔方程(NLSE)为理论模型,利用分步傅里叶计算方法,研究了输入脉冲的中心频率和脉宽对中红外超连续谱(SC)的影响。采用的微结构硫化物光纤具有较高的非线性效应和两个零色散波长(ZDW),且第二个零色散波在中红外波段,有利于中红外超连续谱的产生。通过仿真发现,输入脉冲的中心频率和脉宽对连续谱的产生都有很大影响。数值仿真中,输入具有不同频率和脉宽的脉冲,输入波长接近零色散点时较远离色散点时产生的中红外超连续谱要宽。而且,在保持峰值功率不变的情况下,脉宽对频谱展宽程度没有影响,但是较短脉冲产生的中红外超连续谱更为平坦。     

基于XPM和ED-NALM光脉冲压缩的方案研究

文章利用脉冲对的交叉相位调制(XPM)效应和非线性掺铒光纤放大环镜(ED -NALM)的整形放大作用,提出了一种对无啁啾高斯脉冲进行脉冲压缩的设计方案.数值模拟的结果表明,利用此方案可将脉宽为10 ps、中心波长为1 553 nm的无啁啾高斯脉冲压缩成脉宽为150 fs的无基座超短脉冲,且脉冲得到了很好的放大.     

实时飞秒激光单次测量研究

为了能够对强场飞秒激光进行单发实时准确的测量,采用LabVIEW对单次自相关仪测量的数据进行实时分析处理,设计了实时在线测量飞秒激光脉冲的测量系统。在数据分析时,通过对图像处理区域的限制以及对图像数据积分极大地降低了信号的噪声,提高了测量的准确性。利用自标定方法在线标定自相关仪,实时获得激光脉冲宽度信息; 结合小尺寸像素CCD,获得单像素3.6fs的精度; 并利用自主搭建的设备,成功在线实时测量了中心波长800nm、脉宽约50fs的钛宝石激光脉冲。结果表明,基于LabVIEW的单次相关仪能够实时测量飞秒脉冲,且测量结果精度高、可靠性好。     

光子晶体光纤的中红外超连续谱的产生与控制

设计了一种低损耗高非线性的碲化物PCF（光子晶体光纤）.采用分布傅里叶算法求解非线性薛定谔方程,数值模拟了基于PCF的中红外波段SC （超连续谱）的产生与控制.分析了PCF参量及泵浦光源参数对SC的影响,得出SC宽度和平坦度随PCF长度、色散参量以及泵浦脉冲峰值功率、初始宽度的变化规律.仿真结果表明,中心波长为2μm、脉冲峰值功率为20kW、脉冲宽度为100fs的泵浦光在PCF中传输15cm 时,SC谱宽可达1330-3450nm,且具有良好的平坦度.     

三零色散光子晶体光纤中超连续谱的产生与控制

提出了利用倍频效应得到双波长抽运三零色散光子晶体光纤(PCF),产生近红外、中红外波段超连续谱。设计三零色散光子晶体光纤结构,采用分步傅里叶算法数值求解非线性薛定谔方程,模拟双波长抽运三零色散光子晶体光纤产生超连续谱的演化过程,分析了不同光纤长度和脉冲峰值功率对产生的超连续谱的影响。结果表明:当抽运激光脉冲中心波长分别为1μm和2μm、脉宽为100 fs、重复频率为200 k Hz,传输距离为10 cm、脉冲峰值功率为10 k W时,得到了谱宽为690~3150 nm的超连续谱,包含了近红外、中红外波段,光谱具有较好的连续性和平坦度。     

剩余啁啾对自相关法测量超短脉冲脉宽的影响

为了研究待测超短脉冲存在剩余啁啾对2次谐波自相关法测量脉宽产生的影响,以2次谐波自相关法测量原理为出发点,采用2次耦合波方程数值模拟计算了中心波长800nm、脉宽100fs的超短激光脉冲存在不同啁啾量时,经过偏硼酸钡(β-BaB2O4,BBO)晶体Ⅰ类非共线相位匹配进行2次谐波自相关测量对测量结果的影响。分析发现,正啁啾使测量值比实际值偏大,负啁啾使测量值偏小;负啁啾比正啁啾对脉宽测量的影响更大,当脉冲的啁啾参量C=20时测量误差为23%,而C=-20时测量误差高达53%;且测量误差随啁啾量的增大而增大。模拟计算了非线性晶体厚度对脉宽测量的影响,结果表明,选取较薄的非线性晶体能够有效控制啁啾量引起的测量误差,使用非线性晶体的厚度L≤0.5Ld可将脉宽测量误差控制在理想的范围。     

利用SOA环形腔和NOLM对锁模脉冲进行压缩

提出了一种利用半导体光放大器(SOA)环形腔和非线性光学环镜(NOLM)对锁模脉冲进行压缩的方案.数值计算的结果表明:对输入功率为1mW, 脉宽为20ps的锁模脉冲,脉冲压缩因子超过117,输出脉冲FWHM小于150fs,峰值功率达到6W且基本无基座.     

超短脉冲特性对PCF中超连续谱产生的影响

采用分步傅立叶方法模拟了飞秒高斯脉冲在正常色散光子晶体光纤中超连续谱的产生.分析了脉冲特性对超连续谱的影响.结果表明峰值功率一定时,当脉宽小于100 fs时,脉宽变小超连续谱变宽,但是平坦性先变好后变差;当脉宽大于100 fs时,脉宽的变化对超连续谱基本没有影响;脉宽一定时,峰值功率变大超连续谱变宽,平坦性先变好后变差...     

基于饱和吸收镜的被动锁模光纤激光器

在普通单模光纤环中插入半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为非线性器件,实现了自启动的被动锁模光纤激光器,并产生了亚皮秒量级的稳定锁模激光脉冲。输出锁模脉冲的基频为几兆赫兹。利用基于倍频晶体的二次谐波自相关仪测得锁模脉冲的脉宽为422 fs,最窄时可达377 fs,利用光谱仪测得脉冲谱宽为6.35 nm,脉宽谱宽乘积为0.329,接近于双曲正割脉冲的变换极限。实验中激光器输出脉冲稳定,没有观察到子脉冲和直流分量。在一般的实验室条件下,未采取任何附加措施,激光器可连续稳定工作10 h以上,没有出现失锁现象。该装置结构简单,紧凑,易于调整,工作稳定,可以很方便地实现自启动锁模。     

超快电子衍射电子脉宽的测量

正自然界中许多物理、化学、以及生物学的现象都具有微观、超快的特点,探测这些现象发生的过程需要同时具有极高的空间分辨率和时间分辨率的探测仪器,超快电子衍射就是非常有效的手段之一。其空间和时间的分辨率分别取决于电子的德布罗意波长和纵向脉冲宽度,因此测量电子脉宽对于超快电子衍射的时间分辨率具有重要意义。提出了采用光致等离子体与电子脉冲互相关的方法实现了对高亮度、射频压缩电子脉宽的测量。由于电子在自由飞行中受到空间电荷效应的影响,电子的脉宽会很大地展宽,因此在实验上,先利用射频压缩的方法对高亮度的电子脉冲进行压缩,得到较短脉宽的电子脉冲,而后使用光致等离子体与电子脉冲互相关的方法来测量脉宽。该方法利用激光在金属表面激发等离子体同时使等离子体对经过的电子脉冲产生排斥作用,使得电子脉冲空间分布发生变化,通过观察不同延迟时间下电子脉冲二维投影的变化可以算得电子脉冲的宽度。该方法简单易行,适用于射频压缩电子脉宽的测量,同时也可用于时间零点以及最佳压缩相位的确定。     

高阶克尔效应对氩气介质中飞秒光丝的影响

利用飞秒光丝的强场非线性效应可大幅提高激光高精加工技术。在产生光丝的过程中,克尔效应起到了显著作用。由于以往没有测得高阶克尔折射系数,因此模拟计算只取低阶值。随着高阶克尔折射系数的测定,其作用受到了越来越多的关注。本文以氩气为传输介质,采用非线性薛定谔传输方程,分4组不同的折射系数情况来研究高阶克尔效应对成丝的影响。结果表明,尽管折射系数值相差不大,但其对成丝的影响却异常明显,甚至出现了不同的自聚焦-散焦过程和等离子体密度相差一个数量级等差异。这就意味着,在模拟利用光丝的强场非线性光学效应进行激光材料加工时,需选择与环境相一致的折射系数,以提高加工精度。     

Ultra-Fast Wetting of the Fresh Popcorn

Without chewing, the fresh popcorn dissolves immediately upon being put in the mouth. Such good taste decay dramatically with increasing the exposure time in air, especially in humid air. However, the involving mechanism of the saliva wetting the popcorn remains unclear. Here, it is revealed that the ultra-fast wetting property of the fresh popcorn is the key for its good taste. For the fresh popcorn, the unique 3D throughout micro-porous structure facilitates capillary flows both in-plane and off-plane at micro-/nano- scale, and the water-soluble crystalized starch further prompts the water spreading, which cooperatively leads to an immediate structural collapse. The unique ultra-fast wetting of the fresh popcorn is therefore featured as the wetting with dissolving. After cooling down, the crystalized starch changes gradually into an insoluble amorphous state by absorbing water molecule, as is confirmed by the in situ XRD and infrared spectroscopy. As a result, the ultra-fast wetting decays drastically with prolonging the in-air exposure time, as well as the taste, which makes immediate cooking vital for the good taste. It is demonstrated that heating can partially restore the ultra-fast wetting. It is envisioned that the result will inspire the innovative micro-fabrication of various starch food by engineering the starch crystalline structure.     

光等效时间采样技术研究

光等效时间采样技术是利用非线性介质形成采样窗口,并根据等效时间采样原理对高速光信号进行测量的一种手段.重点讨论了光等效时间采样介质,研究了利用高非线性光纤、非线性晶体与半导体光放大器等非线性介质进行光等效时间采样的实现方法,对其各自优势及存在的主要问题进行了分析；对光等效时间采样光源、采样结果光电展宽转换及采样数据后处...     

超快激光精密制造技术的研究与应用

超快激光以其超短的激光脉冲、超高功率密度、较低的烧蚀阈值、加工超精细及可实现冷加工等特点,近年来受到国际学术界和工程界的广泛关注。本文梳理了超快激光精密制造技术的发展历史,综述了超快激光精密制造技术在表面加工及三维加工领域的工艺研究及应用进展,并介绍了超快激光精密制造装备在国内外的研制情况,对今后超快激光精密制造技术研究的发展趋势进行了探讨和展望。     

脉冲激光沉积类金刚石膜技术

脉冲激光沉积(PLD)技术制备类金刚石(DLC)薄膜存在着金刚石相含量较低、石墨颗粒多、薄膜与衬底附着力差、膜内应力大等技术难题,为此,研究人员研究出了多种技术措施,如通过引入背景气体、超快激光、偏压、磁场以及加热等措施提高了薄膜金刚石相含量;采用金刚石或丙酮靶材、减小单脉冲能量等措施减少了石墨颗粒;采用间歇沉积、真空退火、超快激光等措施减少了膜内应力;合理没计过渡层改善了膜与衬底间的附着力等.这些技术有力地推动了脉冲激光沉积技术的发展.     

超低漏电流超快恢复SiGeC功率二极管研究

 提出一种超低漏电流超快恢复SiGeC p-i-n二极管结构.基于异质结电流输运机制,该SiGeC二极管实现了低通态压降下高电流密度的传输,改善了二极管的反向恢复特性,同时具有较低的反向漏电流.与少子寿命控制技术相比,该器件有效协调了降低通态电压、减小反向漏电流、缩短反向恢复时间三者之间的矛盾.对不同温度下器件反向恢复特性研究结果表明,SiGeC二极管的反向恢复时间与同结构SiGe二极管相比,350K时缩短了1/3,400K时缩短了40%以上,器件的热稳定性显著提高,降低了对器件后续制作工艺的限制,有益于功率集成.     

600 V-30 A 4H-SiC肖特基二极管作为IGBT续流二极管的研究

采用碳化硅外延和器件工艺制造了碳化硅肖特基(SBD)二极管,耐压超过600 V。正向压降为1.6 V时,器件电流达到30A。作为IGBT续流二极管,600 V碳化硅肖特基二极管和国际整流器公司的600 V超快恢复二极管(Ultra fast diode)进行了对比:125℃IGBT模块动态开关测试中,碳化硅二极管的反向恢复能耗比硅二极管节省90%,相应的IGBT开通能耗节省30%。另外反向恢复中过电压从40%降为10%,这是由于碳化硅的软度高,提高了模块的可靠性。     

近红外超快强激光在LiF晶体内空间选择性诱导产生色心

通过显微镜聚焦近红外超快强激光作用在垂直于激光束移动的LiF晶体样品上，在LiF晶体中连续地诱导产生色心。以一定的间隔．反复移动该激光束的焦斑可在LiF晶体内空间选择性地诱导产生稳定的色心区。测定了不同条件下形成的色心区的吸收光谱，结果表明用近红外超快强激光可在LiF晶体中诱导产生具有激光效应的色心。     

超高速电光采样技术及应用

介绍了电光采样测量系统的三大核心组成部分:超短脉冲激光光源、电光材料的采样探针以及时间扫描单元;还介绍了电光采样技术的新进展以及电光采样技术在超快器件频响评价、特定电场的描述以及太赫兹成像等领域的应用。     

尺寸效应下超快激光加热硅薄膜二维传热研究

超快激光技术目前较为广泛地应用于微纳米结构的加工,极小的尺寸产生了不同于宏观条件的传热特性,也逐渐成为人们研究的热点。文章采用改进双相滞导热(dual-phase-lagging,DPL) 模型对超快激光照射纳米硅薄膜的二维传热过程展开了理论研究。通过应用积分变化法求解了反映尺寸效应的改进DPL方程,分析了薄膜内部温度沿薄膜厚度方向和径向的变化规律。结果显示薄膜加热区域的温度迅速升高,随后能量会以波的形式逐渐向薄膜内部传递。在采用改进DPL模型得到的结果中热量的波状传递现象与DPL模型的结果相比更为平缓,将二维改进模型的结果同一维结果进行对比,发现在相同克努森数下,二维模型得到的温度要高于一维模型;且两者的差距会随着时间的推移愈发明显,表明二维传热过程中热量的径向传递对薄膜内部的温度分布具有重要影响。