飞秒化学研究进展

飞秒超快激光技术为物理、化学、生物学和材料等领域提供了一种新颖的工具,使研究人员可以研究其中发生的趟快过程,对当今的高科技和相应产业,如超怏光通信、新型有机无机材料、分子牛物学、基因工程等的研究和发展也具有重要意义.介绍了飞秒化学的最新进展,包括优化整形脉冲对化学反应的控制、飞秒位相相干二维光谱、晶格振动波的时空相干控制等.     

微光学元件飞秒激光制备

超短脉冲激光不仅使人们得以在飞秒级时间分辨下研究物理、化学、生物学和光电子学等学科中的各类瞬态动力学过程，也使人们得以用很低的脉冲能量获得极高的峰值光强。近年来，利用飞秒激光的多光子过程进行微加工和微制备得到了广泛关注。由于飞秒激光脉冲持续时间极短，激光辐照区域淀积的能量难以通过热辐射途径逸出辐照区域，热     

皮秒染料激光放大器

近几年来,由于采用了对撞脉冲锁模(CPM)的方法,使激光脉冲的宽度达到飞秒量级,但由于产生的激光单脉冲能量只有100pJ左右,使它的应用受到很大的限制,因此我们必须用高功率的激光脉冲泵浦染料放大器使飞秒光脉冲的能量达100μJ左右,期望用放大的飞秒光脉冲作为有效的手段,在物理学、化学、生物学及光电子学等领域,以求获得突破性的进展。     

康奈尔大学获得超短紫外光脉冲

美国康奈尔大学一科学家小组已获得脉宽不到0.1 ps的紫外激光脉冲。脉冲的波长范围在315 nm，脉宽窄至43 fs,重复频率100 MHz,功率达20 mW。飞秒激光脉冲已成为研究化学反应之类极短寿命问题的重要工具，飞秒激光对研究高速半导体电子器件和光学器件的动力学过程及最终极限也有重要意义。     

飞秒激光微加工的研究进展

综述了近年来国内外利用飞秒激光微加工的研究进展。飞秒激光脉冲作为材料微纳加工的一项工具,已经从实验室进入到工业化阶段。介绍了飞秒激光在微纳加工领域的一些研究情况,分别就飞秒激光烧蚀微加工以及双光子聚合加工进行了阐述。最后分析了飞秒激光微加工目前存在的问题及未来发展的主要方向。     

飞秒激光脉冲在大气中的色散及补偿

卫星飞秒激光测距理论上可达到亚微米量级的测距精度,但飞秒激光脉冲在大气中传输时由色散导致的脉冲展宽显著,会使测距精度下降。为补偿飞秒激光脉冲在大气中的色散需对其色散量进行定量计算。推导了飞秒激光脉冲在大气中的群速度色散和脉冲展宽公式,表明脉冲展宽程度和群速度色散及传输距离有关;中心波长相同的飞秒激光脉冲脉宽越窄色散越严重,而当脉宽相同时,中心波长越短色散越严重。计算比较了大气和BK7玻璃的群延时、群速度色散和三阶色散。卫星激光测距系统应采用中心波长较长的1 550 nm的飞秒激光脉冲,脉宽应适当选取。由于飞秒激光色散严重,提出了采用单模光纤序列进行粗补偿和采用光栅对进行精密补偿的两种补偿相结合的方式对其色散进行补偿。     

2.4 μm波段全正色散飞秒克尔透镜锁模激光器（特邀）

2 μm波段的飞秒激光光源在高分辨分子光谱学、中红外光学频率梳产生和超宽光谱的中红外光源产生等方面都具有重要的应用价值。Cr: ZnS/ZnSe具有很宽的发射峰,使其成为该波段产生宽光谱短脉冲中红外飞秒激光的重要材料。全正色散锁模的飞秒激光由于更容易实现较短的脉冲宽度与较高的峰值功率而受到青睐。文中在Cr: ZnS上实现全正色散条件下的克尔透镜锁模运转。在5.1 W的泵浦功率下实现波长覆盖范围2.0~2.7 μm,平均功率660 mW,脉冲宽度37 fs的稳定锁模脉冲输出,这是首次在Cr: ZnS中实现全正色散锁模运转的固体激光器。Cr:ZnS 全正色散锁模的飞秒激光器在高分辨分子光谱学、宽光谱中红外光光源产生等方面具有广阔的应用前景。     

飞秒激光测距中空气色散补偿理论研究

研究了飞秒激光测距中空气色散对其脉冲宽度的影响,探讨了飞秒激光脉冲宽度随入射初始飞秒脉冲宽度、中心波长和激光传输距离等参数的变化关系。为保证飞秒激光测距精度,提出采用高密度透射式光栅的飞秒激光测距空气色散补偿方法,并详细分析了光栅周期、光栅对间距对不同中心波长的飞秒激光脉冲宽度压缩的影响。该方法具有体积小和操作方便等优点,对采用飞秒脉冲激光进行长距离高精度测量实验研究具有一定的指导意义。     

宽带激光参量放大器及其在飞秒拍瓦（10^15W）脉冲激光技术中的应用

飞秒超高功率,超高强度激光系统将为极端条件下的激光和物理相互作用提供实验研究手段,支持飞秒激光脉冲放大的宽带激光放大器是研制这类强激光系统的关键单元。本文讨论了参量光放大器的宽带特性,它可用于飞秒啁啾脉冲激光放大。据此,建立利用此方案结合纳秒钕玻璃高能激光装置产生飞秒超强激光脉冲、和传统的钕玻璃啁啾脉冲激光放大相比,ＯＰＣＰＡ可大幅度提高输出功率和光束质量。     

飞秒激光结合啁啾太赫兹脉冲控制CO分子取向

为了研究啁啾太赫兹脉冲诱导后的CO分子取向,采用刚性转子近似求解含时薛定谔方程的方法,进行了理论分析和数值仿真.为了在较低太赫兹场强时获得较好的取向效果,采用了飞秒激光结合啁啾太赫兹脉冲的方案.结果表明,分子取向程度可增强81%.在有限温度条件下,飞秒激光结合啁啾太赫兹脉冲诱导分子取向的效率随温度的升高而降低;相对于少周期太赫兹脉冲,啁啾太赫兹脉冲有诱导分子取向的优越性.这一结果对提高CO分子取向程度是有意义的.     

超快脉冲整形及其应用

正随着超快脉冲整形技术的发展,通过在频域上控制激光光谱的相位和幅度可以获得时域上任意形状激光脉冲,因而飞秒激光已经由过去的测量工具转变到现在的控制工具、实践证明,超快脉冲整形技术为研究光与原子分子非线性相互作用提供了前所未有的实验技术手段。目前,这种超快脉冲整形量子相干控制技术已经成为国际上研究热点领域之一,并且被广泛应用在物理、化学、生物、工程等各个学科领域。在这次报告中,将重点介绍课题组最近几年在基于超快脉冲整形控制实现原子分子超快量子调控的理论和实验研究进展,其中包括共振与非共振多光子吸收增强和抑制;相干反斯托克斯拉曼光谱窄化、增强以及选择激发;共振增强多光子电离光电子能谱窄化和增强;分子排列与取向程度提高等等、此外,简单介绍课题组下一步科研工作的研究计划、     

飞秒激光开辟了新的微细加工领域

电子、光子和生物医学器件向小型化发展的趋势促进了激光微细加工的发展，而飞秒激光器是适于激光微细加工的最理想工具。飞秒激光脉冲具有制作小至几十纳米特征尺寸图形的加工本领，并能对透明材料进行各种微细加工，如钻孔、切割和形成特殊结构等。     

利用飞秒荧光上转换方法研究芪唑盐的激发态转动异构动力学

飞秒荧光上转换是一种探测分子超快荧光动力学的新方法．其原理是利用具有大的二阶非线性系数的晶体（如ＫＤＰ和ＢＢＯ）的和频作用,将飞秒光激发产生的荧光与飞秒基频激光进行和频．通过改变基频光与荧光的相对光程差,可以获得飞秒分辨的荧光衰减动力学图像．本试验的基频激光为从钛蓝宝石激光器（Ｍｉｒａ９００Ｆ,ＣＯＨＥＲＥＮＴ,ＵＳＡ）输出的中心波长为８３０ｕｒｎ飞秒脉冲激光．脉冲宽度为１２０ｆｓ,重复频率为７６ＭＨｚ．激光脉冲首先会聚到一块ＢＢＯ晶体上,产生约８０ｍＪ的倍颗光（４１５。ｕｒｎ）．透过分束镜后,…     

飞秒激光功能扩展及精确控制

近年来飞秒激光技术持续地快速发展，不仅深化着强场物理、超快现象、THz辐射等学科的研究内容，而且也促成了飞秒激光频标测量技术、飞秒激光精密微加工技术、飞秒纳米学、阿秒激光脉冲产生等新学科的出现和重大突破。对于目前飞秒激光所涉及的众多应用研究，通常需要具有特性不同的飞秒脉冲，如强场物理研究突出的是飞秒激光的峰值     

超短及超强脉冲激光研究进展

超短及超强脉冲激光是具有广泛应用的前沿技术,结合国际上有关该研究的最新进展,介绍了最近在周期量级脉冲激光的产生及包络相位测量、红外飞秒镁橄榄石激光研究、高精度飞秒激光同步、350 TW啁啾脉冲放大激光、飞秒激光腔外压缩等方面取得的结果。     

多脉冲飞秒激光烧蚀金属箔的热电子发射数值分析

通过双温模型(TTM)结合Richardson-Dushman方程对多脉冲飞秒激光烧蚀铜箔的热电子发射以及温度场进行了数值模拟。在模拟的过程中充分考虑了随着飞秒激光脉冲个数的改变,铜箔对飞秒激光的反射率、表面吸收率和表面吸收系数的变化等因素,部分改写了飞秒激光光源项,从而实现了多脉冲飞秒激光烧蚀铜箔的热电子发射和温度场的动态数值模拟。数值模拟发现,随着脉冲个数的增加和脉冲间隔的减小,铜箔表面的反射率和表面吸收系数将明显减小,表面吸收率将明显增大,这一变化对铜箔的电子发射以及多脉冲飞秒激光照射下铜箔的温度场具有重要影响;而随着距铜箔表面深度的增加,这些影响将逐渐减小。     

飞秒激光产生与放大技术

介绍了飞秒激光的发展和相关的应用。重点讨论了产生飞秒激光脉冲的几种方法;激光脉冲色散的物理机制及补偿方法;获得变换极限脉冲的条件等。还介绍了超短超强激光脉冲的放大与压缩技术,获得高功率窄脉冲的基本条件和啁啾脉冲放大原理;详细地讨论了基于非线性效应实现高信噪比、宽光谱、高效率脉冲放大的光参量啁啾脉冲放大技术,在飞秒激光脉冲放大中的应用和发展前景。最后还阐述了阿秒光脉冲产生与测量的新技术。     

缓慢上升快速下降的飞秒激光脉冲与气体等离子体作用的太赫兹辐射产生研究

飞秒激光脉冲与气体等离子体作用可以产生宽带、强的太赫兹脉冲辐射。采用一种缓慢上升、快速下降的飞秒激光脉冲与气体等离子体作用产生太赫兹辐射,并基于等离子体电流模型计算了这种太赫兹辐射的特性。由于这种特殊整形的激光脉冲能够对电子的加速产生较大的速度,从而可以产生较大的等离子体电流和较强的太赫兹辐射。计算结果显示:尽管这种特殊整形的飞秒激光脉冲能量有所损失,它能够比普通双色飞秒激光脉冲产生更强、更宽的太赫兹脉冲辐射。该项研究为基于激光等离子体作用的太赫兹辐射源提供了新的思路。     

用于飞秒激光啁啾放大系统的光谱滤波器的设计研究

激光光谱滤波器件是超短激光脉冲传播过程中常用的光学器件.在飞秒激光啁啾放大过程中,经常需要对飞秒激光脉冲的光谱进行滤波,有目的地削弱或滤掉一些光谱成份,以满足对飞秒激光脉冲光谱的特定要求.本文根据薄膜光学的设计原理,针对飞秒激光脉冲放大过程中的增益特性以及对输出光谱形状的特殊要求,通过膜系的优化计算,设计研制了适用于飞秒激光的光谱滤波器件.该种光谱滤波器件能按照设计要求,实现对飞秒光脉冲的频谱强度与频谱分布的特殊控制,以获得所需的具有特殊要求的飞秒激光光谱.我们的实验结果表明,这种滤波器件对飞秒激光光谱的控制,已达到了令人满意的设计要求.(OB21)     

阿秒光学进展及发展趋势

自从2001年人们首次实现单个独立的阿秒(1 as=10~(-18) s)脉冲以来,阿秒脉冲作为超快光学最前沿的内容,在近20年的时间内得到了长足的发展,为人们在电子运动的自然时间尺度中观测量子世界的基本动力学过程提供了崭新的研究手段,并开启了阿秒科学这一全新的研究领域,覆盖了原子、分子、凝聚态物理、化学、生物等诸多学科的不同研究需求。随着飞秒激光驱动器技术的不断发展,目前阿秒脉冲不仅脉冲宽度突破了50 as,而且也进一步朝着更高单脉冲能量(高通量)、更短波长(高光子能量)、更高重复频率的方向发展。本文将结合高次谐波相位匹配及高能量飞秒超强激光、双色及多色相干合成飞秒激光、中红外飞秒激光、高重复频率飞秒激光等驱动技术,综述介绍阿秒脉冲在上述各方面的新进展,并展望了未来进一步的发展趋势。