飞秒激光活细胞微手术研究

采用飞秒激光对活细胞进行手术,研究了其手术分辨率和微损手术对细胞活性的影响.首先建立飞秒激光活细胞手术系统,可以实时对手术中的细胞进行荧光成像.其次,在绿色荧光蛋白标记组蛋白的Hela细胞核内研究手术分辨率,达到了190 nm的极限尺寸,同时发现,细胞核的微损不会导致Hela细胞的死亡,为实现细胞核内微区功能研究奠定了基础.最后,飞秒激光对嗅鞘细胞的突起进行切割,5 h内损伤的细胞恢复了活性,因此细胞突起的切割可以实现胞外物质的跨膜运输.     

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。     

飞秒激光对发射药切割过程的热分析

对利用飞秒激光的超快速时间和超高峰值的特性烧蚀切割发射药过程进行了热分析建立丁飞秒激光与发射药作用过程中的传热模型,计算丁药剂内部的温度分布以及烧蚀反应放出的热量;在本研究的计算条件下．确定了在切割过程中,受激光作用的表面温度可达2500℃以上,作用深度小于1.0μm.     

飞秒激光对Mg/PTFE药剂烧蚀加工过程安全性分析

文章简要介绍了飞秒激光发展过程及其特点,讨论了利用飞秒激光的超快速时间和超高峰值的特性烧蚀加工烟火药剂Mg/PTFE的可行性与安全性.建立了飞秒激光与Mg/PTFE作用过程中的传热模型,根据模型计算了药剂内部的温度分布以及烧蚀反应放出的热量对周围药剂的影响;在本研究的计算条件下,确定了在切割过程中,受激光作用表面的温度可达3000℃以上,单个激光脉冲的作用深度小于5.0×10-7m,药剂反应放出的热量对周边基本上没有影响,因而飞秒激光能够用于Mg/PTFE药剂的加工.     

飞秒激光等离子体在高超声速飞行器减阻中的应用

报道了利用飞秒激光产生的等离子体冲击波对高超声速飞行的钝体飞行器进行减阻的研究。通过模拟计算了距离地球表面30 km、来流马赫数为5的大气环境中,飞秒激光能量注入后产生的等离子体冲击波与钝体飞行器头部正激波相互耦合的演化过程,分析了飞秒激光等离子体减阻的机理。通过求解Navier-Stokes方程,计算了飞秒激光能量对飞行器减阻效果的影响。结果发现,利用飞秒激光产生的等离子体冲击波比纳秒激光等离子体冲击波对飞行器的减阻效果更明显。当飞秒激光能量为0.06 m J时,能使飞行器所受的阻力减小98%,飞秒激光能量越高,减阻比越高,低阻力持续的时间越长,减阻效果越好。采用3个飞秒激光能量点源沉积的方式能够更好地实现飞行器的减阻,提高了最佳减阻比,节省了激光能量。     

飞秒激光微加工中诱导空气等离子体的超快观测研究EI北大核心CSCD

通过搭建飞秒时间分辨的泵浦探测阴影成像系统,研究了聚焦的飞秒激光脉冲产生空气等离子体的瞬态演化特性,并对不同聚焦条件下空气等离子体的时间特性进行了数值模拟。实验结果表明:聚焦的飞秒激光电离空气等离子体的电子瞬态密度峰值先升高后缓慢下降;同时得到了高时间分辨下的电离速度变化与电子数密度的空间分布。计算结果显示:更高的单脉冲能量对应更高的饱和电子数密度,高数值孔径聚焦条件下隧穿电离也更早出现,表明飞秒时间分辨的泵浦探测阴影成像可为超快激光微加工的瞬态过程提供观测手段,同时可对超快激光微加工过程中的等离子屏蔽效应提供机理解释与加工工艺的优化参考。     

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。     

线偏振CO2激光对非金属材料切缝的影响

为了研究线偏振CO2激光对高吸收率非金属材料的影响,采用线偏振CO2激光沿着不同的方向切割模切板,研究不同激光功率、切割速度、切割方向、辅助气体对切缝宽度的影响,同时对比线偏振激光切割低碳钢.试验结果表明,改变激光功率和切割速度对模切板进行切割,上、下切缝沿不同方向之间的宽度相差不大,即偏振性对高吸收率非金属材料模切板的切缝影响不大,但是对金属材料影响很大.辅助气体N2和空气对上下切缝的影响不大,从经济角度应优先选择空气;为了得到上下均匀一致的切缝,同一激光功率下,切割速度应小些,而同一切割速度下,激光功率应大些.     

飞秒激光对离体兔巩膜的光离解作用

为探索飞秒激光在兔眼巩膜上产生光离解作用的可行性,并寻找适当的激光切割方式及相关参数,将不同脉冲能量的飞秒激光(800nm/50fs)聚焦后作用于离体兔眼巩膜。通过计算机控制的三维平台的定向移动,飞秒激光能够在兔眼巩膜上完成打孔、蛇形扫描和线性切割三种方式的光离解作用。应用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察激光作用后巩膜的形态学变化,并用Nd∶YAG激光作为对比。实验结果表明,飞秒激光经过显微物镜(NA0.2)聚焦后,当其功率密度达到或超过9.55×1014W/cm2,脉冲能量在37.5~125μJ变化时,激光以0.1mm/s的速度线性扫描巩膜能形成深度为30~70μm的沟道;当激光的功率密度减小至7.96×1014W/cm2,脉冲能量小于31.25μJ/pulse时,在相同条件下却不能产生光离解作用。与Nd∶YAG激光相比,飞秒激光在兔眼巩膜上切割瘘道的内壁更加光滑整齐,对周围的组织损伤更小。飞秒激光对离体兔眼巩膜高精度和微创伤的光离解作用,预示了它在未来青光眼治疗中有潜在的应用价值。     

飞秒激光在光电对抗中的应用

飞秒激光因其独特的大气传播性质,在光电对抗领域引起了广泛关注。高峰值功率的飞秒激光在大气中传输将产生飞秒光丝现象、大气击穿等离子体以及超连续白光等物理现象。依据这些特殊的物理现象,在光电对抗领域国内外提出了一系列应用设想,包括飞秒等离子体干扰探测器、白光干扰探测器、飞秒激光损伤探测器和光学元件,以及高重频飞秒激光波段内干扰等等。本文主要讨论飞秒激光的大气性质以及飞秒激光与物质相互作用的机理,并讨论飞秒激光在光电对抗领域中具体应用的可行性与前景。     

低强度激光照射对离体正常人红细胞的影响

以正常人血液为样品研究低强度激光对红细胞流变学特性的影响。取正常人血液分成两份分别在2mW、4mW、6mW、8mW的功率下照射30分钟,观察在不同功率的低强度He-Ne激光在相同照射时间下,红细胞的变形性、取向、膜流动性、微黏度、各向异性和渗透脆性的变化情况。结果表明低强度激光血液照射对正常红细胞的影响无统计学上的差异。     

低强度激光照射对离体人红细胞的影响

通过对低强度激光照射离体人红细胞后的生物物理学指标分析,找出影响红细胞(RBC)生物特性的主要因素。以放置在4℃下48h的变形性下降的正常人血液为样品研究低强度激光对红细胞流变学特性的影响。取2mL标本分成相等两份,其中一份在2mW,4mW,8mW的功率下照射30min,另一份离心后取出红细胞放入等渗的PBS液中用同样的方法进行照射。照射后进行对比发现单照红细胞的样品的变形性、取向、膜流动性、微黏度、各向异性和渗透脆性比全血照射下的变化小。表明红细胞膜的生物放大效应对血液的流变学特性的影响是主要的。     

He—Ne激光对SP2／0骨髓瘤细胞的抑制作用研究

目的：探讨He-Ne激光对SP2／O骨髓瘤细胞的抑制作用。方法：本研究采用24mW He-Ne激光照射器照射SP2／O骨髓瘤细胞及带瘤小鼠瘤区,照射时间为20min,照射次数为5次,照射前后分别观测瘤块直径、瘤块重量及瘤细胞数量。结果：激光照射组小鼠瘤块直径,瘤块重量,瘤细胞数量及成瘤率均明显低于非激光照射组,组间比较P＜0．01,差异非常显著。结论：He-Ne激光照射具有抑制SP2／O细胞增殖的作用。     

氯胺酮对He-Ne激光照射促人正常皮肤成纤维细胞增殖作用的影响

针对动物模型伤口的光生物调节作用，用He-Xe激光对人正常皮肤成纤维细胞增殖的促进作用作为细胞模型．研究了麻醉药氯胺酮的影响。用MTT法测定细胞增殖作用。分别研究了1．56mW／cm^2He—Ne激光(0，10，30，100和300s照射)对人正常皮肤成纤维细胞的增殖作用和氯胺酮(0，0．6，1．2和2．0μg／mL)预处理划He—Ne激光(300s照射)细胞增殖作用的影响。氯胺酮(0．6，1．2,2．0μg/mL)预处理能抑制468．7mJ／cm^2He—Ne激光促人正常皮肤成纤维细胞增殖的作用。这说明动物实验中用于麻醉的药物可能对激光促进伤口愈合的实验结果有影响。     

半导体激光照射对红细胞流变学性质的影响

目的:研究低强度激光对红细胞流变学特性的影响。方法:分别用3mW、4mW、5mW、6mW、10mW的半导体激光照射患者离体血液,直接测量切变率为100 S-1、300 S-1、600 S-1、1000 S-1时红细胞的变形指数Dii、最大变形指数MAXDI和变形指数曲线面积SSS。结果:用650nm激光照射20min后,红细胞变形能力有明显改善,此变形能力的改善随照射功率增大而增强,至4mW后趋于饱和。结论:低强度激光照射能显著提高红细胞的变形能力,功率为4mW效果最佳。     

激光辐照单结砷化镓光伏电池的输出特性

选取单结砷化镓光伏电池和工作波长为808 nm的半导体激光器,开展激光无线能量传输的研究,实验测试了光伏电池性能参数与激光功率和电池温度的关系。结果表明,光伏电池效率随激光功率的增大呈单峰曲线,激光平均功率密度为67.5 mW/cm2时效率最大为49.7%。温度升高,开路电压线性下降,从而导致效率线性降低。激光功率越大,开路电压和效率的温度系数越小。     

基于激光检测的无人机探测系统与实验

现有的无人机探测通常采用以雷达扫描为主,辅以其他传感器探测的方式。但是,目前使用雷达探测的成本较高,而激光器作为一种低成本、低功耗的器件已受到人们广泛关注。以激光为载体,结合无线光通信中的捕获、瞄准、跟踪(APT)系统,设计并实现了一种基于激光探测技术的无人机扫描定位系统,并以气球模拟无人机目标的测试方式,测试了该系统的定位精度和效率。扫描试验结果表明:在激光发射器平均功率小于40mW的情况下,该系统对目标的捕获定位能达到较高的精度,误差在5%以内,最大可探测范围为45m。     

High efficient and narrow linewidth fiber laser based on fiber grating Fabry-Perot cavity

A high Er3+-doped narrow linewidth fiber laser based on fiber Bragg grating Fabry-Perot cavity was demonstrated. The spatial hole burning effect was restrained by a fiber Faraday rotator. Two short fiber Bragg grating Fabry-Perot cavities as narrow bandwidth filters discriminated and selected laser longitudinal modes efficiently. A stable single-frequency 1534.83 nm laser was acquired. Pumped by two 976 nm laser diodes and two-ended output, the fiber laser exhibited a 12 mW threshold. Total 39.5 mW output power and one end 22 mW output power were obtained at the maximum 145 mW pump power. Optical-optical efficiency was 27% and slope efficiency was 29.7%. The output power seemed to be saturated when pump power increased. The 3 dB linewidth of the laser was less than 7.5 kHz, measured by the delayed self-heterodyne method with 15 km monomode fiber. The high power narrow linewidth fiber laser can be used in high resolution fiber sensor systems.     

波长扫描锁模掺Er光纤激光器的实验研究

阐述了波长扫描锁模掺Er光纤激光器的工作机制,并进行了实验研究.用波长980nm的激光二极管作为泵浦源,在可调谐滤波器100 Hz的扫描频率下,得到了重复频率25 MHz,波长扫描范围1 527～1 534 nm的稳定脉冲序列.激光器以锁模运转的阈值泵浦功率为8.7 mW.当入纤泵浦功率为57.6 mW时,得到了平均功率为0.68 mW的脉冲输出.     

激光主动侦察作用距离的研究

基于猫眼效应的激光主动侦察技术有效地结合了激光技术、成像传感技术和微弱目标的信息处理技术,可实现对远距离微弱目标的主动探测和识别,是光电对抗领域的一项重要技术,其中作用距离是侦察系统的主要参量之一。为了评估激光主动侦察系统的作用距离,以猫眼目标的光学窗口所反射的激光回波功率为基础,分析了影响作用距离的因素,建立了最大作用距离的数学物理模型,数值模拟了发射激光峰值功率、发射激光束散角、大气能见度、探测器灵敏度以及等效反射面离焦量对最大作用距离的影响。结果表明,通过减小发射激光束散角,提高探测器灵敏度可以有效提高系统的作用距离;为满足不同情况的天气需求,可选择不同波长的激光光源。这一结果可用于指导激光主动侦察的系统设计或者作为衡量系统性能的标准。