金属粒子-介质复合薄膜中非平衡态电子瞬态弛豫的研究

利用飞秒脉冲激光和泵浦－探测技术测量了贵金属－介质复合薄膜（Ｃｕ－Ｂａ－Ｏ、Ａｕ－Ｂａ－Ｏ）的瞬态光学透过率随延迟时间的变化曲线，观察到了薄地光的吸收迅速增大并在皮秒时间内的状的现象，该现象是薄膜中超微粒子内费米能级附近电子被飞秒激光脉冲激光，产生非平衡态电子而经历瞬态弛豫造成的，本文从理论上给出了复合薄膜中Ａｕ超微粒子的电子声子相互作用常数ｇ的数值。     

飞秒激光整形脉冲激发金膜的超快热弛豫特性

在传统双温模型中引入傅里叶热扩散机制,提出了一种时间序列热弛豫模型。数值研究获得了飞秒激光整形脉冲与金膜作用的跨时间尺度(飞秒纳秒)热弛豫特性及温度场时空进化规律,并获得了双温弛豫周期与整形冲间隔的依赖关系。该研究对于澄清飞秒激光与金属作用的超快热弛豫机制,调控飞秒激光微纳加工中的超快加热过程具有重要意义。     

飞秒激光多脉冲烧蚀研究进展

由于飞秒脉冲在烧蚀固体材料时的独特机制，在材料激光微加工方面有其突出的优点，表现出极大的应用潜力。本文主要就国内外多脉冲飞秒烧蚀研究的进展作一简介，包括多脉冲烧蚀的特点，现有的烧蚀机制分析及其应用前景等。     

飞秒脉冲激光沉积Si基a轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜

在钛酸铋(Bi4Ti3O12)薄膜的制备过程中容易获得晶粒c轴垂直于基片表面的薄膜,而压电和铁电存储器主要利用a轴的自发极化分量,因而制备a轴择优取向的Bi4Ti3O12铁电薄膜具有特别的意义。采用飞秒脉冲激光作用在钛酸铋陶瓷靶上,采用Si(111)作为衬底,制备了a轴择优取向的钛酸铋薄膜。采用X射线衍射(XRD)的薄膜附件和场发射扫描电镜(FSEM)研究了薄膜的结构和形貌;采用傅里叶红外光谱仪测量了室温(20℃)下在石英基片上沉积的样品的光学特性;室温下沉积的钛酸铋薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均大小为20 nm,其光学禁带宽度约为1.0 eV。在500℃沉积的钛酸铋薄膜呈a轴择优取向,晶粒大小在30~300 nm之间,薄膜的剩余极化强度Pr为15μC/cm2,矫顽力Er为48 kV/cm。     

飞秒脉冲激光振荡器的开发现状

1　前言超短光脉冲的产生是激光器的特长之一 ,从 6 0年代起开发的纳秒、皮秒光脉冲已被运用于从基础研究到应用的各个领域。近几年 ,在皮秒、亚皮秒领域开展使用光纤激光器、半导体激光器通信和计测的系统化研究。关于脉冲的超短化方面 ,由于在许多激光器上都得到 1 0 - 1 3 s以下即所谓飞秒领域 ( 1 0 0fs以下 )的光脉冲 ,最近在各个领域的应用特别引人注目。最初得到飞秒领域光脉冲的是有机染料激光器 [1～ 3] ,到了 90年代 ,由于以Ti3 ∶蓝宝石激光器为代表的宽频带可调谐固体激光锁模技术的飞速发展 ,以至激光专家以外的人也能容易地…     

飞秒放大激光脉冲的单次测量

在未加任何色散补偿的情况下，用相关方法直接测量得到了脉冲宽度为３９ｆｓ的单次放大激光脉冲。为实时测量低重复频率的超短强激光脉冲提供了可靠的手段。     

飞秒脉冲制备纳米颗粒

研究人员发现了一种利用低功率、稳定飞秒激光脉冲制备大小均匀纳米颗粒的方法，而且只要改变烧蚀时的背景气体就可以制出不同的颗粒结构，如立方体、核一壳结构体。制成的纳米颗粒均匀散落在基质上，而不会出现集聚的情况。研究人员称，这种技术的优点之一就是简单，而且与基质材料无关，不需要加热过程。这意味这纳米颗粒可以沉积在热敏基质上，如玻璃、塑料和聚合物薄膜。     

飞秒激光脉冲推进小球的实验研究

利用飞秒激光脉冲分别在水平和竖直方向上进行了推进微型小球的实验.实验中首次利用毫焦量级的飞秒激光脉冲(重复频率1 kHz)推进质量在毫克量级的小球,将直径0.7 mm的铁球水平推进了65 mm,直径接近1 mm的聚苯乙烯小球竖直推进了72 mm.实验研究发现:无论是在水平还是在竖直方向上的推进,小球离开飞秒激光聚焦区域之前与小球发生作用的脉冲个数是决定推进效果的决定性因素.通过增大脉宽、换用较长焦距的聚焦透镜增加与小球作用的脉冲个数,可以将小球推进到更远的距离或更高的高度.     

飞秒激光制备CdS薄膜滤波器的研究

采用脉冲飞秒激光沉积方法,在石英衬底上制备了CdS薄膜滤波器.研究显示衬底温度在100～600℃范围内变化对CdS薄膜衬底的结构及光学特性有重要影响,在450℃的衬底温度下所生长的CdS薄膜具有较好的结构质量,该薄膜在500nm附近具有较陡的吸收带边及良好的光学滤波性能.     

飞秒激光制备CdS薄膜滤波器的研究

采用脉冲飞秒激光沉积方法,在石英衬底上制备了CdS薄膜滤波器.研究显示衬底温度在100～600℃范围内变化对CdS薄膜衬底的结构及光学特性有重要影响,在450℃的衬底温度下所生长的CdS薄膜具有较好的结构质量,该薄膜在500nm附近具有较陡的吸收带边及良好的光学滤波性能.     

飞秒脉冲激光入射单层光学薄膜的光场特性数值模拟

飞秒脉冲激光入射光学薄膜形成瞬态光场分布是一个非稳态过程,该过程不同于纳秒脉冲或连续波入射的情形,不能直接采用求解薄膜特征矩阵的方法进行处理。采用多光束叠加的方法建立了超短脉冲入射单层膜的反射率和内部光强分布的理论模型,并根据ZnS薄膜材料的参数和单层增反膜的特点进行了数值计算。结果表明,对单层增反膜,薄膜反射率与脉宽成正比,并随脉宽增加逐渐趋近于连续波入射时的情形。在同一脉宽下,膜层厚度增加,反射率下降,且反射脉冲形状也发生改变。膜层中的光强分布计算结果也明显不同于连续波辐照情形,且薄膜厚度越大,差异越显著,表现为连续波入射时,膜层内的光强分布呈等振幅的波动,而超短脉冲入射时,波动的振幅逐渐增大,在膜层和玻璃分界处达到最大值。     

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。     

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲

阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理,详细分析了模式尺寸效应和非线性效应对飞秒脉冲测量的影响.构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量.得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其相位在时域和频域的详细信息.谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs,光谱宽度为27 nm,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001792.脉冲压缩后的测量结果为27 fs,光谱宽度为92 m,时间带宽积为1.27,算法误差为0.0093289.     

用于飞秒脉冲激光腔内的啁啾镜的优化设计

介绍了啁啾镜的基本原理和优化设计思想 ,阐述了优化设计的基本过程 ,并通过计算机优化计算了啁啾镜设计。具体分析了影响啁啾镜色散补偿特性的几个主要因素 ,如色散量、色散带宽、膜层数以及膜层的厚度变化对啁啾镜光学特性造成的影响。其中色散量的控制和色散带宽的选择是最重要的优化设计指标     

利用块状介质进行飞秒强激光脉冲的腔外压缩

高强度飞秒激光脉冲的腔外压缩是获得高次谐波阿秒脉冲驱动源的必要手段.实验研究了超强超短飞秒激光脉冲在经过块状介质后的光谱展宽和色散补偿压缩现象.单脉冲能量0.26 mJ,脉宽50 fs的激光脉冲经透镜在空气中聚焦后再入射到块状材料上,出射脉冲光谱被展宽到接近40 nm.由于在块状材料中的自聚焦效应,出射光束质量变好并保持较小的空间啁啾.利用熔融石英棱镜对补偿带有正色散的出射脉冲,最后得到＞0.1 mJ,19 fs的压缩脉冲.利用SPIDER装置测量了出射脉冲的脉宽和光谱相位.整个系统的能量效率大约为35%,压缩后的激光脉冲具有很好的空间分布和平滑的时域包络.实验结果实现了利用块状材料对飞秒激光脉冲的腔外压缩,这种方法将适用于对更高能量飞秒脉冲的压缩.     

飞秒激光加热多层金属薄膜的热响应

采用微观双曲两步热传导模型,研究了飞秒脉冲激光加热过程中多层金属薄膜的热响应。利用界面连续条件,推得三层金属薄膜各层薄膜内电子温度和晶格温度在拉普拉斯域内的解析表达式。通过拉普拉斯数值反变换,计算并绘制了100nm单层Au膜和34nmAu/33nmCr/33nmAu三层膜在飞秒脉冲激光加热过程中各层薄膜内电子温度和晶格温度沿薄膜厚度的分布曲线。数值结果表明,激光加热过程中不仅电子与晶格之间存在强烈的非平衡热行为,不同金属材料薄膜界面上金属晶格温度也具有急剧的非平衡行为。同时讨论了多层薄膜温度分布特点及其与薄膜材料参数的关系。     

用飞秒激光研究溶液中激光染料分子的超快弛豫

采用国产元件组装了掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器,获得了脉宽５２ｆｓ的稳定输出,并实现了较高效率的情频,以此为基础发展出一种新的实验方法—飞秒时间分辨受激发射泵浦荧光凹陷探测技术,并用它观察了激光染料ＬＤＳ８２１的超快弛豫过程。