飞秒激光的应用

自1980年下半年起，超短脉冲的产生及其放大技术的研究取得了显著进展。脉宽已由飞秒(10^-15秒)达到阿秒(10^-18秒)；脉冲的峰值功率也由太瓦级(10^12W)向拍瓦级(10^15瓦)发展。利用台式最高级即太瓦级的高强度飞秒激光脉冲产生的超强电场能获得可控的飞秒激光。目前科研人员正进行飞秒激光极限特性的研究及其在工业领域中的应用研究。     

C波段高稳定陶瓷谐振振荡器设计

文章介绍了利用陶瓷谐振器（CR）来提高振荡器频率稳定度的方法,并利用专用微波电路设计软件（AWR）对该方法进行了分析,同时还对压控支路进行了温度补偿设计。根据分析结果制作的C波段高稳定陶瓷振荡器取得令人满意的指标：在全温范围测试结果为温漂≤50×10^-6／℃,带内线性≤1．1,频率稳定度≤＋15MHz,相噪≤-108...     

Cs（7DJ）＋Cs（6S1／2）间的碰撞能量转移

脉冲激光双光子激发Cs（6S1／2）到Cs（7Dj）态,在样品池条件下,利用原子荧光光谱方法研究了Cs（7Dj）＋Cs（6S1／2）的碰撞能量转移过程。利用三能级模型的速率方程分析,在不同的Cs（6S1／2）密度下,通过对直接荧光和转移荧光的时间积分荧光强度测量,得到了7D5／2→7D3／2精细结构转移截面为σ=（2．9±0．7）×10^-14cm^2。而碰撞转移到7Dj以外的猝灭截面分别为（7．4±2．1）×10^-14cm^2（对J=5／2）和（6．6±1．8）×10^-14cm^2（对J=3／2）。结合已有的实验结果,得到7DJ转移到8P态的截面分别为（0．6±0．3）×10^-14cm^2（对J=5／2）与（0．8±0．4）×10^-14cm^2（对J=3／2）。7D态主要是通过碰撞能量合并的逆过程[即7Dj＋6S→5D＋6P）猝灭。     

SL-1型激光功率计

SL-1型激光功率计采用硅光电池作转换元件，可用于测定0．05-50毫瓦范围的光功率。光谱范围为0．4-1．1微米，响应时间为10^-3-10^-4秒。体积小，携带方便、性能比较稳定。它的误差约为10％左右，实验室中较为适用。     

PCB微孔加工技术的现状与发展趋势

本文详细介绍了目前应用最广泛的三种PCB微孔加工技术（机械钻孔、CO2激光钻孔、UV激光钻孔）的特点、现状和未来发展趋势。     

基于数字相干体制的激光测距数传一体化技术研究与实现

针对传统微波测控通信系统通信速率与测量精度难以同时进一步提升的问题,提出了一种光载波下基于调相体制的高精度测距、测距与通信一体化方法,利用QPSK数字相干激光通信速率高的特点,设计综合信息帧格式,结合双向单程测距与非相干测速,在单个光载波下通过激光通信中的再生时钟得到比特相位级高精度测距信号,实现激光高速通信与高精度测量的一体化,提高信道的集成度。研制了包含两套光学天线及终端的原理样机,验证了星间双向非相干激光链路统一测控与星地双向非相干激光链路统一测控模式,结果表明,在1 550 nm波长无线光信道条件下,测距随机差（1σ）≤1 cm（0.78 cm @6 kHz多普勒动态）,测速随机差（1σ）≤1 cm/s（0.221 cm/s @ 6 kHz多普勒动态）,误码率≤1×10-9狜10 Gb/s单通道传输速率的性能指标,可为激光统一测控系统及激光星间链路设备等提供技术支撑。     

精确低噪声串联电压基准 针对不同的应用有相应级别

LTC6652非常适用于高性能、高温工业和汽车应用,以及数据采集和医疗仪器应用。性能特点可选电压为1．25V、2．048V、2．5V、3V、3．3V、4．096V和5V;完全规定在-40-＋125℃温度范围内工作;A级有0．05％的初始准确度,5×10^-6／℃的漂移,B级有0．1％初始准确度,10×10^-6／℃漂移;2．1×10^-6（0．1～10Hz）的噪声,±5mA吸收和提供能力,低功率停机：最大值〈2μA;300mV压差;最大电压调节为50ppm／V;最大负载调节为75×10^-6／mA;无须外部负载电容器;8引脚MSOP封装。     

飞秒激光及其应用

从1980年后期起，超短光脉冲的产生及放大技术迅速发展。现在脉冲宽度已从飞秒(10^-15s)向阿秒(10^18s)发展，光脉冲峰值强度也从太瓦(1TW=10^12W)到拍瓦(1PW=10^15W)，聚焦光强度超过10^20W／cm^2。因此可以说飞秒激光的特征是超高速和超高强度,使飞秒激光器及其在各领域的应用倍受关注。     

基于光纤噪声抑制系统的1.5μm超稳激光系统比对

搭建了一套光纤相位噪声抑制系统。通过环外自拍频,得到噪声本底的秒级频率稳定度为6.8×10~(-18),2000s平均时间后达到2.3×10~(-19)。利用该系统可实现窄线宽激光频率在1.6km实际光纤链路中的传输,传输后环外自拍频信号的秒级频率稳定度可达1.2×10~(-17)。基于连接两个实验室的808m实际光纤链路,将此系统应用于1.5μm超稳激光的比对,通过拍频测量得到激光线宽为(0.54±0.15)Hz,秒级频率稳定度为1.2×10~(-15)。     

H2诱导Cs（6DJ→Cs（7PJ′）碰撞转移截面

Cs蒸气置于十字交叉加热炉中,充入不同气压的H2,激光双光子激发Cs原子至6D3/2态,利用原子荧光光谱方法,研究了H2诱导6DJ→7PJ,的碰撞能量转移。测量不同氢气密度下直接6D3/2→6P3/2和敏化6D5/2→6P3/2,7P3/2→6S1/2和7P1/2→6S1/2的时间积分荧光强度,利用四粒子的速率方程分析,得到了6D3/2→7P3/2,6D3/2→7P1/2,6D5/2→7P3/2和6D5/2→7P1/2碰撞转移截面分别为（3.1±0.8）×10^-16,（1.7±0.4）×10^-16,（1.5±0.4）×10^-16,（1.3±0.3）×10^-16cm^2。7PJ′态的猝灭截面分别为（2.5±0.6）×10^-16cm^2（对7P3/2）和（4.0±1.0）×10^-16cm^2（对7P1/2）,它们主要是通过Cs（7PJ′）＋H2→CsH＋H反应产生的,而反应的相对活动性顺序为7P1/2〉7P3/2。     

飞秒激光微孔加工发展综述

随着飞秒激光器的成熟,飞秒激光的应用越来越广泛。由于飞秒激光独特的属性,在微孔加工中具有明显的优势。本文介绍了飞秒激光与材料之间的相互作用机理、飞秒激光打孔的理论研究发展、打孔方式的研究以及各种飞秒激光加工参数的探索。总结了目前发展遇到的问题,未来的发展趋势并提出自己的观点。     

飞秒激光旋切不锈钢微孔实验研究

为了解决飞秒激光高脉冲能量冲击打孔中时存在微裂纹等问题,提出了飞秒激光旋切加工方法。本文利用脉宽为120 fs的飞秒激光,选择0.5 mm厚度的304不锈钢进行旋切打孔实验。实验研究了激光旋切加工中离焦量和光楔的相对偏转角对孔直径的影响,以及激光离焦量对微孔锥度的影响。结果表明,随着离焦量的增大,孔径增大,同时锥度会减小后增加,当离焦量为0时,锥度最小为3.5°;微孔直径随之双光楔相对转角的增大而增大。此外实验发现冲击打孔孔壁出现微裂纹而旋切微孔的孔壁出现了纳米周期性条纹。     

AlN陶瓷的飞秒激光表面加工及制孔应用

采用飞秒激光对AlN陶瓷进行表面加工实验,分析了激光能量密度和扫描速度对加工表面形貌和尺寸的影响,优选出兼顾加工质量与效率的工艺参数区间,即能量密度10～14 J/cm2,扫描速度20～30 mm/s.基于此,以螺旋扫描轨迹于AlN陶瓷上进行制孔应用,成功实现了无崩边及微裂纹等缺陷的圆孔、方孔及跑道孔加工.该研究验证了飞秒激光加工高质量多孔型的可行性,推动了硬脆材料激光制孔技术在半导体功率器件领域的应用.     

Femtosecond Laser Drilling of Alumina Wafers

The topography, radial spread, and chemical composition of the slag produced during percussion and trepanning hole drilling techniques using femtosecond laser were investigated. Results of analyses by optical microscopy, scanning electron microscopy, and energy dispersion spectroscopy are presented. While there were no significant differences in the average ablation rates observed when a near infrared femtosecond laser was used, when compared with the ultraviolet nanosecond laser ablation of alumina (Al₂O₃) ceramics, that of the femtosecond laser provided much cleaner holes. There was an absence of particulates due to re-solidification of molten material around the periphery of the hole. The slag consisted of ultrafine powders formed during condensation of the supersaturated ablation plume. This slag can easily be removed in an ultrasonic bath with a mixture of acetone and water. In combination with trepanning hole drilling, the femtosecond laser produced micro-via holes, in alumina wafers, that were free of cracks and re-cast molten material.     

飞秒激光成丝在火焰中诱导的荧光辐射及应用

飞秒激光脉冲在传输过程中, 克尔自聚焦和等离子体散焦相互作用形成了长距离的自导光通道, 该过程称为飞秒激光成丝。飞秒激光成丝在火焰中诱导的荧光辐射为燃烧诊断提供了新的可能性, 为理解燃烧过程、提高燃烧效率和减少污染物的产生提供了有用的信息。针对飞秒激光成丝诱导的荧光辐射在燃烧诊断中的应用, 介绍了飞秒激光在火焰中的传输特性以及成丝动力学过程, 陈述了飞秒激光成丝诱导非线性光谱的机理及其在高温燃烧场诊断应用中的研究现状和进展, 探讨了当前飞秒激光成丝在该领域所面临的挑战和应用前景。     

不同水辅助方法对高温合金飞秒激光逐层逐圈切孔质量的影响

主要研究了水基和水膜辅助这两种不同水辅助方式对飞秒激光高温合金逐层逐圈切孔质量的影响,对比分析了不同水辅助方式下激光脉冲重复频率变化对微孔出入口孔径、锥度、内壁形貌和内壁粗糙度的影响。实验结果表明:水基和水膜辅助均可以改善飞秒激光制造微孔的质量,微孔锥度减小,微孔内壁粗糙度减小,且水基辅助的改善效果更明显。当激光脉冲能量为80 μJ,脉冲重复频率在100 kHz左右时,水基辅助飞秒激光制孔可以获得较好的孔内壁质量,同时相比于空气中孔的锥度减少18.04%。随着激光脉冲重复频率的增加,两种水辅助条件下微孔的出入口孔径和锥度均先减小后增大,其中水基辅助下的微孔内壁粗糙度数值变化不大,水膜辅助下微孔内壁粗糙度数值不断增加。实验结果为优化水辅助飞秒激光制孔工艺提供了参考。     

Self-focusing during femtosecond micromachining of silicate glasses

Many recent investigations of micromachining with lasers, in vacuum and in ambient air environments, have demonstrated the improvements possible when using femtosecond-duration laser pulses compared with long laser pulses. There are obvious practical advantages for rapid micromachining in ambient air conditions. However, the maximum laser intensity and repetition rate are then eventually limited by the avalanche breakdown and nonlinear effects in the air through which the focused laser beam must propagate both outside the work piece and within the structure that is being machined. This paper investigates these limits in femtosecond deep hole drilling at high laser intensities in silicate glasses. In particular, it shows how nonlinear optical effects, particularly self-focusing, can dramatically affect hole shape and the rate of penetration during deep hole drilling. The experiments described here demonstrate how nonlinear Kerr focusing of femtosecond laser pulses occurs during propagation of intense femtosecond laser pulses through the atmosphere within the machined channel at powers levels significantly below the critical power for self-focusing in ambient air.     

飞秒激光在金属微加工中的应用

作为一种新型的减材加工技术,飞秒激光在材料微加工中具有独特优势.介绍了飞秒激光加工的机理,分析了飞秒激光加工效率和加工质量的影响因素,阐述了飞秒激光加工工艺参量及表面质量的预测方法,对飞秒激光与增材制造的结合应用作了展望.飞秒激光加工的效率与精度影响因素众多,要真正在金属加工领域精准大规模应用这一精细技术,尚需对飞秒激...     

飞秒激光在材料微加工中的应用

本文介绍了飞秒激光的特性以及超短脉冲激光与材料相互作用的机理，并着重指出了其与长脉冲激光的区别。飞秒激光可产生超高光强、具有精确的损伤阈值(并且损伤阈值较低较低)、很小的热影响区、几乎可精密加工所有种类材料，并且，加工精度极高，可进行亚微米尺寸的精密加工。通过分析飞秒激光材料微加工的特性，综述超短脉冲激光材料微加工的应用研究现状。     

透明材料飞秒激光三维微制备

利用飞秒激光对透明材料进行改性和加工，制备三维微结构和器件受到极大的关注。本文介绍了在透明材料内部或表面进行微制备的方法和应用，包括利用飞秒激光诱导的折射率变化来制作光波导、光栅和耦合器等；利用材料内部的微爆炸实现三维点存储和其它三维点阵结构等；通过界面的烧蚀过程进行打孔、切割和刻蚀等；利用双光子聚合制备微透镜、光子晶体和衍射光学元件等等。