半导体薄膜实现Nd∶YVO4 1064nm和1342nm双波长激光被动调Q

采用射频磁控溅射和热退火处理技术制备SiNx/Si/SiNx多层薄膜,测试了纳米硅晶粒平均尺寸、光学带隙和薄膜对1064nm激光的非线性吸收系数。建立SiNx/Si/SiNx多层薄膜被动调Q的Nd∶YVO4双波长激光器速率方程,得到双波长调Q脉冲的数值模拟结果。在激光二极管(LD)端面抽运的三镜复合腔Nd∶YVO4激光器中,SiNx/Si/SiNx多层薄膜作为可饱和吸收体同时实现了双波长激光被动调Q,获得20ns的1064nm激光脉冲和19ns的1342nm激光脉冲输出。研究表明,薄膜对1064nm和对1342nm的双光子饱和吸收是双波长激光被动调Q的直接原因;激光器两个支腔输出损耗的差别和薄膜对两个波长的非线性吸收系数的相对值影响了双波长脉冲的宽度和时间间隔。     

半导体薄膜实现Nd:YVO4 1064 nm和1342 nm双波长激光被动调Q

采用射频磁控溅射和热退火处理技术制备SiNx/Si/SiNx多层薄膜,测试了纳米硅晶粒平均尺寸、光学带隙和薄膜对1064 nm激光的非线性吸收系数。建立SiNx/Si/SiNx多层薄膜被动调Q的Nd:YVO4双波长激光器速率方程,得到双波长调Q脉冲的数值模拟结果。在激光二极管(LD)端面抽运的三镜复合腔Nd:YVO4激光器中,SiNx/Si/SiNx多层薄膜作为可饱和吸收体同时实现了双波长激光被动调Q,获得20 ns的1064 nm激光脉冲和19 ns的1342 nm激光脉冲输出。研究表明,薄膜对1064 nm和对1342 nm的双光子饱和吸收是双波长激光被动调Q的直接原因;激光器两个支腔输出损耗的差别和薄膜对两个波长的非线性吸收系数的相对值影响了双波长脉冲的宽度和时间间隔。     

有机染料C22H22N4O单、双光子吸收诱导荧光的时间特性

随着高功率、超快激光技术的发展,多光子吸收诱导荧光技术已经成为研究材料的光物理特性的重要手段.由于双光子吸收比单光子吸收效率较低,很难通过实验直接测量.文中在理论上用二能级模型解释了单、双光子激发原理,推导出了单、双光子吸收诱导荧光强度与入射光脉冲强度以及脉冲作用时间的关系,研究了入射光时间分布分别为矩形、高斯型、双曲正割型时激发溶解在氯仿溶液中的C22H22N4O样品所产生的荧光峰值光强,结果表明激发光的时间分布对双光子荧光峰值强度的影响比对单光子的影响大.运用此二能级模型可以在不知道量子效率和荧光收集系数的情况下测量出单,双光子吸收截面.     

CS2宽带光限幅和非线性吸收特性研究

利用ns脉冲激光,研究了CS2在420-470nm波长范围内的非线性吸收和光限幅特性。实验结果表明,CS2对420-450nm波长的脉冲激光具有大的非线性吸收和优良的光限幅性能,随着波长的增加,其非线性吸收和光限幅性能逐渐减小;CS2良好的宽带光限幅性能源于其大的非线性吸收,其非线性吸收机制为双光子吸收（TPA）以及由TPA诱导的激发态吸收（ESA）。     

不同激光脉冲作用下ZnS晶体非线性光学特性

用Z-scan技术在532 nm的皮秒激光脉冲和800 nm飞秒激光脉冲作用下分别研究了ZnS晶体的非线性吸收及非线性折射特性。实验结果表明,ZnS晶体在532 nm的皮秒激光脉冲作用下非线性吸收为双光子吸收,其非线性吸收系数为5.310-11 m/W,在800 nm的飞秒激光脉冲作用下非线性吸收为三光子吸收,非线性吸收系数为0.5910-21 m2/W2;在532 nm皮秒激光脉冲作用下,ZnS晶体的非线性折射率符号为负,自由载流子产生的非线性折射率的改变占主导,而800 nm飞秒激光脉冲作用下,ZnS晶体的非线性折射率符号为正,束缚电子产生的非线性折射率的改变为主要因素。     

CdS0.2Se0.8纳米晶掺杂玻璃的超快非线性吸收特性

利用飞秒脉冲通过Z扫描技术和泵浦-探测技术研究了CdS0.2Se0.8纳米晶掺杂的硼酸盐玻璃滤波片RG665的非线性吸收特性。研究结果表明在800 nm波长 130 fs脉冲激光作用下,RG665滤波片表现较强的非线性吸收特性。通过理论分析拟合实验结果证明RG665滤波片在800 nm下的非线性吸收包含双光子吸收及双光子吸收诱导的激发态吸收两部分,得到双光子吸收系数为0.05 cm/GW,激发态吸收截面为e=310-23 m2,以及导带中低能态电子和导带底电子的寿命分别为13 ps和210 ps。研究结果表明CdS0.2Se0.8纳米晶体掺杂的玻璃是一种很好的非线性光学材料。     

LD泵浦被动调Q皮秒Nd∶YVO4微片激光器

报道了一种新型调Q微片激光器。首次提出了斜泵浦方案,实验中分别采用LD端面垂直泵浦和斜泵浦两种方式,结构简单紧凑。微片采用Nd∶YVO4作为工作物质,半导体可饱和吸收镜(SESAM)为调Q元件。在两种泵浦方式下,都获得了重复频率范围在千赫兹到兆赫兹的皮秒激光脉冲输出。以光纤耦合输出的808 nm LD作为泵浦源,在垂直泵浦的情况下,在420 mW 抽运功率下,获得6.40 mW的1064 nm激光输出,脉冲宽度57.8 ps,对应单脉冲能量6 nJ,x、y方向的光束质量因子分别为1.18、1.17。在斜泵浦的情况下,在550 mW抽运功率下,获得2.25 mW的1064 nm激光输出,脉冲宽度64.3 ps,对应单脉冲能量17 nJ,x、y方向的光束质量因子分别为1.29、1.32。     

157 nm激光刻蚀晶体光纤SiO2机理的研究

为了研究157nm激光对SiO2材料的加工特性,用157nm激光刻蚀晶体光纤的端面,以晶体光纤的微孔轮廓作为参照,对刻蚀深度和烧蚀程度进行定量地分析。157nm激光的光子能量达7.9 eV,能够被SiO2强烈地吸收,会在SiO2上诱导出点缺陷结构,产生大量的种子电子。同时光纤SiO2材料的掺杂使157nm激光损伤的阈值大大降低,实际加工速率达210nm/脉冲。结果表明,由于单光子雪崩电离吸收的速率远高于高阶多光子吸收的速率,所以157nm激光对SiO2材料损伤的主要机理是单光子雪崩电离吸收过程,破坏其分别占一半的离子键和共价键。在刻蚀过程中会产生热量,但由于损伤产生的时间仅20ns,形成的热影响区很小,故可得到较高的加工质量。     

双光子染料ps激光泵浦下的超辐射和腔激射

本文首次报道了ps激光脉冲泵浦下的有机染料的上转换腔激射，当用1064nm激光（40ps）激发有机染料PSPS[trans-4-（4′-pyrrolidinyl styryl)-N-methyl pyridinium methyl sulfate]时，可以得到中心波长分别为615nm和620nm的超辐射和腔激射，用再吸收现象解释了腔激射相对超辐射的红移现象，用不同条件下再吸收系数的不同解释了超辐射和腔激射相对双光子荧光的蓝移。该染料的399ps的荧光寿命有利于腔激射的产生。我们得到了远大于泵浦光脉冲宽厚的200ps激光振荡，并对此现象进行了解释。     

1030nm单光子探测激光雷达技术

1μm波段单光子探测激光雷达因大气透过率高、背景噪声低、红外隐蔽性好、激光脉冲能量高,在远距离激光测距和成像方向极具发展前景。然而,传统的1064nm激光器缺少对应的高性能的单光子探测器,成为1μm波段单光子探测激光雷达的发展瓶颈。盖革Si APD单光子探测器(Si SPAD)具有优异的探测性能,但是其在1064nm波长的探测效率极低。针对这个激光器与探测器的矛盾,本文研究1030nm波长单光子探测激光雷达技术,Si SPAD在1030nm的探测效率是1064nm的29倍,相同条件的单光子探测激光雷达探测距离提升678。另外,本文搭建双棱镜光束扫描装置,演示了1030nm波长的单光子三维成像。     

平均功率近2 W的被动锁模皮秒掺镱光纤激光器

报道了一个三级主振荡功率放大(MOPA)结构的瓦级皮秒光纤激光器.第一级利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)和光纤光栅组成线性腔,构建了一个低功率的被动锁模掺Yb3+光纤激光器,其最大平均输出功率为9.2 mW,作为整个激光器的种子源;第二级采用单模掺镱光纤放大器对种子光进行预放大,得到108 mW平均输出功率;第三级采用带树状耦合器的双包层掺镱光纤放大器进行功率放大,获得了1.9 W平均输出功率.得到的脉冲脉宽36 ps,中心波长1064 nm,重复频率29.6 MHz,峰值功率1.8 kW,相应的单脉冲能量为61 nJ.实验中观察到种子源输出光谱中有一个凹陷,这是由于光纤光栅反射率过高并且带宽较窄引起的.     

2 μm noise-like mode-locked fiber laser based on nonlinear optical loop mirror

We report a Tm-doped noise-like mode-locked (NLML) pulsed fiber laser with a compact linear cavity which consists of dual nonlinear optical loop mirrors (NOLMs). The design of dual-NOLM shows both exceptional compactness in construction and distinct flexibility. In this laser, mode-locking can be realized through the nonlinear optical loop mirror technique. Stable noise-like mode-locked pulses with spectral bandwidth of 29.18 nm and pulse energy of 46 nJ are generated at a central wavelength of 1 999.7 nm. Our results indicate that such a simple and inexpensive structure can pave the way for the development of generating supercontinuum with desirable performance.     

MOPA方式高峰值功率脉冲光纤放大器模拟

为了研究如何从脉冲种子光经放大器后获得能量为毫焦级、纳秒级脉宽的激光脉冲,以及重频、受激喇曼效应对输出激光脉冲的影响,采用基于主振荡动率放大方式建立了3级脉冲双包层掺Yb光纤放大器的瞬态理论模型。在不同重频下对能量为10nJ、脉宽为100ns的脉冲种子光经放大后的脉冲能量、峰值功率、平均功率、脉宽及受激喇曼效应进行了数值模拟。计算数据表明,当重频小于200Hz时输出激光脉冲的能量、波形受重频的影响很小,可以忽略不计,在适当参量下受激喇曼效应对各级放大输出几乎没有影响。结果表明,适当选择3级光纤放大器的各项参量可以实现毫焦级的激光脉冲输出。     

复合激光损伤CMOS图像传感器实验研究

激光是对抗光电侦察的有效方式。为了提高损伤效能,探索了复合激光损伤光电探测器的新思路。分别开展了波长1064 nm和532 nm、脉宽10 ns的激光及其双波长复合激光,以及波长1064 nm、脉宽0.4 ms和10 ns激光及其双脉宽复合激光对CMOS图像传感器的损伤效能实验。结果表明,双波长复合激光对CMOS造成严重损伤时的基频光能量是单独1064 nm激光的77.8%,是单独532 nm激光的62.5%;双脉宽复合激光损伤时,脉宽0.4 ms激光的能量密度降低为单独作用时的1.7%,脉宽10 ns激光的能量密度降低为单独作用时的76.4%。这一发现为多制式复合激光高效光电对抗提供了新的思路和参考。     

全固态调Q激光器产生脉冲Bessel光束

使用连续式输出的砷化镓半导体激光器泵浦的掺钕钒酸钇激光器作为光源,被动式通过轴棱锥产生Bessel光束.在激光谐振腔内加入Cr4+:YAG晶体调Q产生脉冲Bessel光束.理论模拟了1 064 nm波长光束经过轴棱锥之后的三维传播图和截面光强分布.通过实验得到了1 064 nm波长脉冲Bessel光束的脉冲宽度和脉冲重复率,并计算得到了单脉冲Bessel光束的能量和峰值功率.利用光束分析仪记录了1 064 nm波长Bessel光束的截面光强分布,并测量了中心光斑的直径,得到的数据与理论计算基本吻合.     

机载激光雷达探测大气气溶胶时人眼安全的数值分析

采用美国ANSI标准,定量分析了机载环境激光雷达进行气溶胶探测时激光脉冲眼睛安全最大阈值能量、激光束发散角及高度的关系;计算了当1064 nm和532 nm激光脉冲能量相等时不同高度上激光脉冲眼睛安全最大阈值能量;同时模拟计算了激光脉冲眼睛安全系数SL与1064 nm和532 nm的激光脉冲能量、高度的关系,为我国第一台机载大气探测激光雷达探测气溶胶提供了激光脉冲能量设置的理论依据.     

利用二次谐波产生研究Al2O3/Al(111)表面的动力学变化

主要介绍了当激光入射到单晶金属Al2O3／Al(111)表面时将发生二次谐波产生(SHG)现象的实验装置和实验方法,利用该装置可以研究SHG和从Al2O3／Al(111)表面反射的SHG在空间各向异性的变化情况,从而可以探测Al2O3／Al(111)表面结构对称性。实验中发现,当脉冲激光功率在2×106 W／cm2-9．6×106W／cm2范围内变化时,没有检测到SHG信号的各向异性变化;当使用P-极化泵浦激光时,发现Al2O3／Al(111)样品绕法线旋转360度时,P-极化的SHG信号在空间三个方向上呈现最大值相等;当使用脉冲强度为12×100 W／cm2的1064 nm P-极化泵浦激光时, Al2O3／Al(111)表面被损坏,损坏后的表面其SHG信号并不呈现对称的各向异性变化,当使用脉冲强度为11×106W／cm2的1064 nm P-极化泵浦激光时产生表面退火现象,从退火表面所产生的反射532 nm P-极化SHG信号中发现,SHG信号呈现衰减的各向异性成分。     

强激光束边缘对单层皮肤成纤维细胞的光生物调节作用

摘要用单层人类正常皮肤成纤维细胞(HSFs)作为细胞模型，研究高强度激光束边缘低强度激光的光生物凋节作用。分别用1064nm和532nm脉冲激光对24组培养的HSFs单层细胞进行照射。研究发现，高脉冲能量的照射导致较低存活率和较大的损伤半径。对接受1064nm照射的HSFs，100mJ照射组和150mJ照射组在照射24h和48h后检测发现显著促进增殖；而对532nm照射的HSFs，100mJ照射组在照射24h和48h后检测发现受到显著抑制增殖。这些结果表明。高强度激光束边缘低强度激光存在光生物调节作用，这可能是影响外科激光的长期效应的重要因素。