飞秒激光诱导石墨表面周期性纳米结构

介绍了使用近阈值飞秒激光(脉宽130 fs,中心波长800 nm)烧蚀高定向热解石墨(HOPG)的实验,研究了激光强度与烧蚀深度、激光强度与烧蚀面积之间的关系,计算得到石墨的烧蚀阈值为0.44 J/cm2.使用SEM观察样品表面的烧蚀凹坑,发现两种不同的周期性纳米结构,其周期分别为400 nm和100 nm左右.通过改变脉冲数量、激光能量等参数,分析了各种结构的形成条件.     

石墨掺杂对B/KNO_3点火药的激光点火特性的影响

用光声检测的实验方法研究石墨掺杂对B／KNO3点火药的激光点火性能的影响。根据对光声谱的分析，指出了石墨掺入B／KNO3会略降低B／KNO3的激光吸收能力并且掺入量增加时，药剂的光吸收能力会有所改善。石墨掺杂会增长B／KNO3的激光点火延迟期，这一规律与石墨掺杂对B／KNO3的吸光性能的影响规律一致。     

脉冲激光重复烧蚀石墨的反应性光声谱

利用脉冲ＮｄＹＡＧ激光器对石墨进行重复性烧蚀。在一定的激光能量下，激光光声强度随重复次数增加而衰减。表明烧蚀坑对能量和质量从样品中流出有抑制作用。     

多波长光声信号的时域与频域比较

为了分析在不同激发波长下不同组织/目标光声信号的时域与频域特点和差异,根据光声信号产生的基本原理,采用光声信号时域和频域分析方法,设计了石墨仿体和离体组织等不同样品的多光谱光声实验。结果表明,样品的光声信号在时域与频域所展示的性能有很大的不同,不同样品的光声信号的声谱是不同的,且在不同激发波长下的声谱的峰值所对应的频率均相同,因而可以用于组织特性的描述、组分识别等用途。此研究有助于利用光声成像实现组织识别,并为进一步利用频谱分析方法研究多光谱光声成像奠定了基础。     

飞秒激光烧蚀高定向热解石墨的超快过程研究

脉冲激光烧蚀高定向热解石墨(HOPG)是制备富勒烯、碳纳米管等碳纳米材料的重要方法之一。研究和认识飞秒脉冲激光烧蚀高定向热解石墨的超快物理过程,可以为探索飞秒激光烧蚀制备各种碳纳米材料提供重要的实验和理论基础。利用抽运-探测技术记录了0.33～20J/cm2不同激光能流下50fs激光脉冲烧蚀高定向热解石墨在0～9ns时间窗口内的超快动态过程,并且比较分析了烧蚀高定向热解石墨和烧蚀铝靶的差别。实验发现,随着入射到高定向热解石墨表面的激光能流从20J/cm2下降到0.33J/cm2,光热机制导致的物质去除逐渐减少,光机械机制的应力释放导致的大颗粒物质喷射逐渐成为主要的物质去除过程。分析表明,靶材的吸收系数是导致高定向热解石墨和铝靶烧蚀动态过程不同的主要因素。     

基于太赫兹光非对称解复用器的全光倍频技术

太赫兹光非对称解复用器(TOAD)是一种全光信号处理领域中常用的器件,其具有响应速度快、可集成、稳定性好等优点。本文提出了一种基于TOAD的全光时钟倍频技术方案。通过模型仿真,模拟对TOAD输入直流光,在时钟脉冲前后沿附近会产生双峰输出现象,以此来分析TOAD的开关特性,研究了控制光能量、开关窗口大小、半导体光放大器增益恢复时间等因素对双峰输出特性的影响。对光时钟信号进行了全光二倍频、三倍频和四倍频的仿真,从频谱上观察,倍频准确,并且在实验上实现了200 Mb/s和1 Gb/s时钟的全光二倍频,与仿真结果相符。     

石墨/硝酸钾配比对其反应性光声特性的影响

为了研究药剂配比对石墨/硝酸钾反应性光声特性的影响,采用动态光声测试技术和差示扫描量热技术进行了研究,在波长1.06μm、脉冲宽度为54μs的Nd:YAG脉冲激光作用下,同一配比的石墨/硝酸钾体系中,激光能量越大光声信号越强;不同配比药剂在同一激光能量下光声强度不同。石墨/硝酸钾质量比为25/75(3#样品)时,光声信号最强; 为30/70(4#样品)时,光声信号较弱。考察药剂达到光声信号峰值所用时间,发现同一样品随着激光能量增大都呈现先增大后减小的趋势。结果表明,C/KNO3的配比不同,化学反应不同,热分析结果与光声实验结果可以相互印证。     

离焦量对空气中纳秒激光打孔效率的影响

用波长1.06μm,脉冲半峰全宽(FWHM)约10 ns的Nd∶YAG激光照射在薄铜靶上,研究了打孔效率同离焦量之间的关系。实验中脉冲能量分别为26 mJ,52 mJ,85 mJ,204 mJ和274 mJ,在各脉冲能量下,改变离焦量,测出相应的打孔效率。结果表明,离焦量是影响打孔效率的重要因素;实际打孔过程中,采用较低的激光功率密度和 3~ 4 mm的离焦量是合理的选择。当离焦量d<0时,打孔效率主要由激光照射产生的热烧蚀、等离子体屏蔽两个物理机制决定;当离焦量d>0时,打孔效率是激光照射产生的热烧蚀、等离子体屏蔽和焦斑处空气等离子体辐射的促吸收效应共同作用的结果。     

一种纵向共振光声池谐振频率测量方法

为了快速准确测量共振光声池的谐振频率，采用基于共振声谱的光声池谐振频率测量法，搭建了光声光谱检测系统和共振声谱检测系统。对影响测量准确性的因素进行了实验分析。在不同气体体积分数的情况下，分别采用共振声谱法和光声信号强度标定法测量光声池的谐振频率。结果表明，共振声谱法测量的光声池共振频率与声信号激励电压、声源传播距离及角度无关；在5种不同体积分数的乙炔气体条件下，所测得的光声池谐振频率与通过光声信号强度法的结果最大偏差为1.1Hz，可认为两种方法测量结果具有一致性。该方法简单快速、可靠和准确，可用于确定光声池谐振频率。     

非临界相位匹配KTP光学参量振荡器的研究

利用1. 06μm激光脉冲泵浦非临界相位匹配(NCPM) KTP光学参量振荡器,获得中心波长1566nm的信号光输出。当泵浦光能量为100mJ时,输出信号光能量约为31. 9mJ ,相应的转换效率为30. 9% ,信号光脉冲宽度(10ns)比泵浦光脉冲宽度(30ns)小得多。当相位匹配角(内角)从90°到80°变化时,信号光调谐范围为1566～1596nm。     

脉宽对飞秒激光烧蚀合金影响的数值模拟

运用结合双温模型的分子动力学模拟方法,研究了飞秒激光与B2结构镍钛合金相互作用的烧蚀机制。采用中心波长为800 nm,能量密度为29.3 mJ/cm2,脉宽分别为50、200、500、1 000 fs激光烧蚀90 nm厚度的靶材,并对靶材底部运用压力传输边界条件,表明传输边界条件能够运用于该数值模拟中。靶材温度、内部压...     

激光与含能材料互作用的化学反应过程

反应性光声谱技术(RPAS)是近年来发展起来的一门新技术,它用于研究激光与物质互作用和快速的凝聚相化学反应。利用这一技术研究了激光与含能材料互作用的过程。研究发现并证实了脉冲激光激发下凝聚相的化学反应由光激发化学反应、慢速化学反应和快速加速的化学反应等三个阶段构成,反应性光声谱呈现出明显的双峰。     

激光烧蚀石墨/硝酸钾的发射光谱特性研究

为了研究激光点火过程中的化学反应历程,采用光谱分析方法分析研究了1064nm脉冲激光作用下石墨/硝酸钾烟火药剂的激光烧蚀发射光谱。测试分析表明激光作用过程中烧蚀的光谱具有线状光谱的特性,波长主要分布在300～600nm之间。光谱谱线揭示了烧蚀解离的谱线组成主要有N、O、C、K的原子光谱和离子光谱,在能量密度为46.7J/cm2的激光作用下,NⅡ385.61nm谱线最强,OⅡ441.70nm谱线最弱。烧蚀产物在气相中发生燃烧反应。     

Preferential ablation of calcified arterial plaque with laser-induced plasmas

Laser endarterectomy, a promising new method of reopening stenotic or occluded arteries, has been limited by difficulties in ablating calcified plaque. This study demonstrates that pulsed, visible laser radiation (482 nm, 1 μs duration, 40-80 mJ/pulse) can ablate calcified plaque at intensities (50 MW/cm²) that are readily transmit, ted down flexible (320 μm diameter) optical fibers and at fluences which are below the threshold for ablating normal artery. The ablative process is characterized by a loud snapping sound, a luminescent plume, ejection of fine debris, and an ablation efficiency as high as 10 mg/J, suggesting that removal of material occurs primarily by formation of a plasma and fracturing of the plaque, rather than by thermal vaporization. The presence of a plasma associated with ablation of calcified plaque was documented by emission spectrum measurements.     

基于LIBS的CN自由基B2Σ+～X2Σ+光谱及温度研究

为了研究CN自由基B2Σ+~X2Σ+光谱及温度随着条件的变化规律, 采用激光诱导击穿光谱的方法, 击穿空气环境下的高纯石墨产生CN自由基, 并用高分辨率光谱仪测量其B2Σ+~X2Σ+的发射光谱, 改变激光能量和激光焦点位置研究不同条件下的CN自由基光谱。结果表明, 激光能量从30mJ调谐到50mJ, 增加步长为5mJ, 光谱强度随着激光能量的增大变强; 单脉冲能量为50mJ时光谱强度达到最大值; 此外, 测量光谱在样品上表面到焦点距离为8mm时, 信噪比达到最大值; 利用LIFBASE软件对光谱数据进行拟合, 得出CN自由基的振动温度的量级约为104K, 转动温度约为4000K;CN自由基的振动温度随着距离的增加整体呈现下降的趋势, 而转动温度呈现上升的趋势。这些结果对研究宇宙星体和探索高温化学反应有重要作用。     

AsH3分子的振动-平动能量弛豫

用增强型光声池显著降低了光声信号的面损耗，使得AsH3分子的振动-平动能量转移成为造成共振峰展宽的主要因素。光声池内充9．06kPa的AsH3气体，声共振品质因子Q高达374。推导了光声信号振幅与入射光调制频率和样品分子振动-平动弛豫时间的函数关系。理论公式与实验数据的对比表明，对振动热容贡献大的振动能级在气体分子的振动-平动能量转移过程中起主要作用；波动过程中AsH3分子通过最低的两个振动能级进行振动-平动能量交换。