飞秒激光脉冲在双折射微结构光纤中频率变换的研究

报道了高非线性的双折射微结构光纤(MFs)与纳焦耳量级的飞秒激光脉冲相互作用下，在可见光波段通过相位匹配的四波混频效应获得了波长可调谐的反斯托克斯波的实验结果。由于该光纤的双折射性质，因此在不同偏振方向上具有不同的色散特性，所产生的反斯托克斯超短脉冲的中心波长受到输入脉冲的偏振态的影响。通过旋转输人端的半波片，在相互垂直的两种偏振态的飞秒激光脉冲的作用下，所产生的反斯托克斯波脉冲的中心波长分别为490nm和510nm，在微结构光纤的输出端能分别观察到明亮的蓝光和绿光的基模输出。实验研究了在不同功率飞秒脉冲激光的作用下，在不同长度的双折射微结构光纤中反斯托克斯波的产生情况，并对一系列现象进行了对比分析。     

飞秒激光在大空气比微结构光纤中增强的非线性光谱展宽

报道了微结构光纤(MF)包层结构对超连续光谱产生影响的实验研究。在中心波长为820nm，脉冲宽度为35fs的激光脉冲作用下，在纤芯都为2μm，空气比分别为60％和80％的微结构光纤中获得不同的光谱展宽。由于空气比的增大，使得微结构光纤的有效模面积变得更小，其中传播的光场更能被局域在光纤纤芯中，非线性效应更加强烈，因此在空气比更大的微结构光纤中获得了更宽的超连续光谱。实验中分别在两种光纤中获得了近700nm(520～1200nm)和近1000nm(从350～1320nm)的超连续光谱，大空气比的微结构光纤中获得的非线性光谱展宽增强了1．25倍。对实验结果作了对比分析，并给出了相应的物理解释。     

飞秒脉冲作用下两种多孔微结构光纤超连续谱的产生

报道了利用20 fs激光脉冲在两种多孔微结构光纤产生超连续谱的现象,光纤长度均为40 cm,连续谱展宽范围分别是420～980 nm和570～920 nm.实验上证明了不仅仅具有周期性结构的微结构光纤可以用于产生超连续谱,由无序填充气孔组成的多孔微结构光纤也可以出现类似的超强非线性和超连续谱展宽.分析表明,小模场面积和高非线性系数更有利于产生宽的超连续谱,不完全光子带隙的存在导致了光谱的分立结构.     

飞秒激光微结构硅表面处理在光电子领域的新应用

具有特色的价廉硅广泛地用于半导体微电子的基质。从电脑芯片到光探删仪。硅开拓了许多商业应用．然而,常见的硅受到与光电子相关的某些限制．例如,因为它透射用于通信的近红外辐时波长     

飞秒激光诱导波纹状微突起结构

利用飞秒激光振荡器产生的脉冲对镀有铬层的玻璃和石英基片进行微加工,发现两种样品表面均有波纹状的微突起结构产生。这些微突起结构离开样品表面的高度为10～300nm不等,并且随着激光功率的增大而增加,在一定功率下达到饱和状态。它们的形貌、尺寸和高度取决于入射飞秒激光的能流以及飞秒脉冲的参数。通过化学方法证明了这些微突起结构是由玻璃和石英的主要成分SiO2组成的,并非样品表面的铬元素。此外,通过选取适当的飞秒激光功率和样品加工速度,制作了两种不同周期和线宽的光栅结构,显示出飞秒激光振荡器良好的加工性能。     

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。     

飞秒激光诱导金属功能微结构的机理与应用

介绍了飞秒激光与金属相互作用的机理以及飞秒激光在金属超加工方面的一些最新应用。基于一维双温扩散模型分析了飞秒激光与金属相互作用的超快机制;介绍了飞秒激光加工光电倍增管电极,修复光刻掩膜．诱导白炽灯丝阵列微孔等一些工业应用。     

微结构光纤正常色散区飞秒激光脉冲传输光谱展宽的功率饱和效应

利用自制的微结构光纤进行了飞秒激光脉冲传输实验,输入激光脉冲的中心波长为800 nm,位于微结构光纤的正常色散区。随着输入激光脉冲的平均功率从220 mW逐渐增大到300 mW,输出光谱同时向长波和短波方向展宽,光谱中的反斯托克斯线对应的能量逐渐占据主导地位。平均功率达到280 mW时,光谱的展宽范围不再增大,显示出了一种功率饱和效应。在微结构光纤的正常色散区实现了波长从560~960 nm的20 dB展宽谱。     

基于飞秒激光的光纤三维微结构制备研究

为适应新型光纤传感器件的需要,进行了飞秒激光在石英光纤材料上制备三维微结构的工艺探讨。实验结果表明,光纤的烧蚀阈值约为1.5 J/cm2,烧蚀孔的深度与能量对数基本上符合线性关系。在一定条件下,适当的增加激光能量有利于改善微孔的垂直度。理论分析了锥孔和直孔的成形机理,探讨了微孔内壁形貌的形成机制和加工过程中光纤背面出现的崩碎现象。采用适当的加工工艺,试制了光纤F-P腔、光纤端部悬臂梁等三维微结构。     

关于飞秒近场显微术的研究

简要评述了当前热门研究－飞秒脉冲激光用于近场光学显微镜的研究进展，主要介绍了一种结合飞秒脉冲激光器和近场光学显微镜、具有飞秒时间分辨率和纳米空间分辨率的新型设备，及其在飞秒近场光谱学、超精细修复和加工、微纳米超快开关等多个前沿领域的应用。对可能出现的问题和其发展前景也进行了初步的分析。     

飞秒激光脉冲能量对SF6气体环境下硅表面尖峰结构形成的影响

介绍了在SF6气体环境下由不同脉冲能量的飞秒激光在硅表面蚀刻出的尖峰结构的变化。其中,硅表面形成的尖峰高度先是随脉冲能量的升高而增加,然而当脉冲能量增加到一定程度时,脉冲能量的继续升高却会导致尖峰高度的降低。尖峰高度在开始阶段的增加是由于激光的消融作用;而过高的能量在前几百个脉冲入射后无法穿透到硅材料深处,聚集在硅表面的能量除了引发最外层的硅材料的飞溅,还使次外层的硅一直处于熔融状态,这种状态阻碍了尖峰结构的形成,即使后继能量顺利导入内部,但由于前一部分脉冲对尖峰结构的形成并无贡献,因此表面的尖峰高度反而有所降低。     

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.     

飞秒激光散斑相关法

利用飞秒激光散斑的信息,可以得知散射体的空间运动信息.为此提出了飞秒激光散斑相关测量技术,将散射体变化或移动前后的飞秒散斑场分别用CCD探测器记录下来并储存于计算机中,对移动前的飞秒散斑场和移动后的飞秒散斑场进行相关性运算,就可以确定出散射体的有关特性或移动量,实现对飞秒散斑场移动实时测量.结果表明,实验中散射体的位移量与用相关算法得到散射体的移动量相吻合,证实了飞秒散斑相关法测量的可行性.     

单晶硅表面载流子动力学的超快抽运探测

利用800 nm波长的飞秒抽运探测技术测量了单晶硅表面50 ps内的瞬态反射率变化,研究了表面载流子的超快动力学过程.基于自由载流子密度变化过程建立的反射率模型可以很好地描述瞬态反射率变化,说明受激自由载流子超快响应的贡献主导了反射率的变化过程.经拟合获得了样品的表面复合速度(SRV)为1.2×106cm/s.建立了耦合的载流子输运模型,探讨了单晶硅表面热载流子的密度、温度随时间的演化过程.研究表明,表面复合过程是影响本征单晶硅表面载流子动力学的重要因素.     

铝箔微孔的飞秒激光加工艺的研究

在飞秒激光与金属材料相互作用研究的基础上,在不同的激光器运行参数条件下利用飞秒激光器在金属铝箔上制备阵列微孔,研究了对阵列微孔的孔径与激光器工艺参数之间的关系。利用Origin7.0及SPSS13.0对实验数据进行分析,指明了飞秒激光器脉冲数、脉宽、单脉冲能量对孔径大小的影响。     

飞秒激光微加工:激光精密加工领域的新前沿

飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点,这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。首先回顾了激光微加工和超短脉冲激光技术的发展历史,然后介绍超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制,接着阐述了飞秒激光直写、干涉和投影制备等各种加工方法的原理,重点讨论飞秒激光在三维光子器件集成、微流体芯片制备及其在生化传感方面的应用等,最后展望了飞秒激光微加工领域所面临的机遇和挑战,指出了未来的研究方向。     

飞秒激光在超快过程中的应用研究

认识微观世界的超快过程是为了认识真实世界,超快激光技术是研究会眼快过程的必要条件,本文阐述了近年来飞秒激光在有代表性的超快过程中的应用目的、应用必要性,应用实现方法和结果以及应用进展等。     

Dynamics of Light-induced Reflectivity Change in Bulk GaAs by Femtosecond Laser Pulse

The pump-probe technique is an effective method to investigate uhrafast dynamics.And it is widely used in fundamental and application fields of Physics,Chemistry and Biology.The dynamics of bulk GaAs was investigated by femtosecond laser.By changing the area of pump spot,different laser fluences were obtained to excite electron from valence states to conduction states.And it was found that the amplitude of reflectivity change is different.When the carrier density N is 1.44×1018/cm3,the change of refraction index is about Dnc=-3.33×10-5.And when N is 0.36×1018/cm3,the change is-2.0×10-5.