载波包络相位稳定的6 fs超快强激光脉冲及其在高次谐波产生中的应用

脉冲宽度40 fs,功率1.1 W的载波包络相位(CEP)稳定的飞秒激光脉冲在充氩气的空芯光纤内由于自相位调制频谱展宽,通过啁啾镜和斜劈补偿色散,最终可获得脉冲宽度为6 fs的载波包络相位稳定的强激光脉冲.将之应用到高次谐波实验中得到了脉冲宽度为500 as的单个阿秒脉冲.     

飞秒激光参数对硅表面微结构影响的研究

为了制备出表面具有准规则排列的微米量级锥形尖峰结构的黑硅材料,在SF6气体氛围中,用一定能量密度的飞秒脉冲激光照射单晶硅片表面。针对激光通量和激光峰值功率这两个参量分别进行实验,具体分析了15fs和130fs脉冲宽度的飞秒激光脉冲作用下硅表面微结构的形成,不同实验条件下制备出的硅微纳结构也有明显的差异。研究表明,在同一背景气体下,激光的峰值功率对硅表面微结构的形成起着决定性的作用。     

多组件太赫兹时域波谱仪及其应用研究

针对固体、液体不同形态易燃易爆危险物品准确识别的要求,设计并搭建了多组件太赫兹时域波谱仪。用该波谱仪检测了两种不同形态的易燃易爆危险品。测试结果表明,该波谱仪在0.1～2 THz频谱范围内检测危险品时都能得到明显的特征吸收峰,因此可以使用该波谱仪识别不同形态的危险品,并为公共安全检查提供一种新的方法。     

气体密度调控激光拉丝太赫兹辐射机理

为研究气体密度对多色激光诱导空气等离子体拉丝辐射太赫兹波的调控作用,建立了由激光拉丝辐射太赫兹波的理论模型。该模型可描述太赫兹波的产生和随后的传输过程,基于该模型和仿真计算,研究了气体密度对太赫兹辐射的影响。结果表明,气体密度会影响激光拉丝的瞬时电流分布与太赫兹波的传播相位,进而影响激光拉丝的太赫兹辐射强度,使太赫兹辐射能量随气体密度的变化呈现非线性变化。该理论研究对激光拉丝物理过程的认知具有重要的参考意义。     

高灵敏检测传感芯片应用于脑胶质瘤疾病检测

太赫兹波因其指纹谱识别和无损探测等特性可被应用于物质的快速定性与定量识别。现阶段太赫兹技术方法对物质含量检测的下限在毫克量级,然而实际生物医学样本中待测物的浓度通常在微克量级甚至以下,现有方法限制了其检测灵敏度和可行性。研究中以脑胶质瘤里的特异性物质肌醇(MI)和γ-氨基丁酸(GABA)为例,基于电容电感效应,设计了一款增强太赫兹检测灵敏度的超材料芯片。然后通过测试MI和GABA在不同浓度下的太赫兹光谱,证明其各自随着浓度的变化,芯片谐振峰频移呈现不同的规律,从而进行有效的定性识别,且对于MI和GABA的已知样品,可以根据频移规律实现定量分析。根据实验数据计算可得,所设计的芯片对这两种样品含量检测下限分别为3.457 μg和2.552 μg,与传统压片法的检测极限相比提高了三个数量级。这些结果对后期生物医学中定性和定量检测疾病的微量特异性物质具有重要参考价值。     

单色超快激光成丝产生太赫兹辐射机理

单色超快激光与气体介质相互作用成丝产生太赫兹波是当前产生宽频太赫兹辐射的一个重要途径。介绍了不同模型下单色场(波长为0.8μm)超快激光与气体介质作用产生宽频强太赫兹辐射的产生机制,以及提升太赫兹波产生效率的几种方法。单色激光与气体介质作用产生太赫兹辐射的产生机制模型有渡越-切仑科夫辐射模型、激光有质动力模型和轫致辐射模型。研究表明,在拉丝周围外加横向电压、外加纵向电压和双拉丝的方法都能获得更强的太赫兹波。     

管状波导−单壁碳纳米管太赫兹透射光谱研究

单壁碳纳米管是新一代透明导电材料,具有许多特殊的光学、电学和机械特性,在多种领域应用广泛。为此通过电弧法制备了单壁碳纳米管并进一步与有机玻璃（PMMA）管状波导集成,经实验和模拟研究了基于管状波导的单壁碳纳米管太赫兹透射光谱特性。研究结果表明,单壁碳纳米管可以使管状波导的太赫兹共振增强,可有效提高共振消光比,而石墨烯和炭黑对管状波导的太赫兹透射光谱几乎没有影响。     

基于渡越-切伦科夫辐射原理太赫兹横向场频率特性的实验研究

基于渡越-切伦科夫辐射原理,单色飞秒激光脉冲聚焦到空气中形成等离子体进而辐射出径向偏振太赫兹波,径向偏振太赫兹波经过紧聚焦后在焦点处产生太赫兹波横向偏振分量。为了有效调控太赫兹横向分量的频率分布和振幅特性,首先,通过理论分析太赫兹横向场分量在外加电压下的分布规律,给出不同角度的外加电压对太赫兹横向场频率强度的影响。然后,采用对等离子体施加外部电场的方法,得到一个最佳的纵向电场角度产生高强度太赫兹横向偏振分量。对发展太赫兹波特性的基础研究以及太赫兹技术的应用具有重要的参考意义。     

新型微纳结构硅宽谱高效吸收效率的 量化分析研究

飞秒激光制备的微纳结构硅材料由于其在可见光和近红外波段都有很高的吸收而在硅基光电、光电探测器以及超疏水设备等方面都具有重要应用。然而,其高宽谱高效吸收特性的机理从没有被准确量化,这在很大程度上限制了这类材料的进一步发展与应用。通过实验,量化了飞秒激光制备的微纳结构硅的不同吸收影响因素,包括硅衬底的掺杂以及在激光制备过程中使用掺杂剂在材料中引入的杂质,激光制备过程中形成的增强光吸收的无序的表面微纳结构等因素。通过这些分析,确定了硅衬底的掺杂比激光制备过程中引入的硫杂质的掺杂对于红外波段的吸收有更大的贡献,此外,该种以硅衬底的掺杂为主要红外吸收介质的材料具有耐退火性。这些结果对设计和制造高效率的光电器件有着重要影响。     

太赫兹成像技术在肿瘤检测中的应用

太赫兹(THz)波是频率位于0.1 THz^10 THz的电磁波。因其具有非电离性,以及可与多数生物分子产生共振响应等特性,在生物医学领域有着巨大应用潜力,尤其在肿瘤检测方面。太赫兹成像技术作为生物医学领域一种新的成像技术,吸引国内外多个研究小组对其开展深入研究。本文列举分析了多种太赫兹成像技术在肿瘤检测的应用,其中可分为太赫兹扫描成像、太赫兹层析成像、太赫兹全息成像以及太赫兹近场成像,介绍了这些成像方式的基本原理以及国内外研究现状,最后对太赫兹成像技术在生物领域的未来做出展望。