激光诱导击穿光谱法测定丹参中钙、镁离子含量

为了采用激光诱导击穿光谱法对丹参中钙、镁元素含量进行测定,采用1 064 nm激光束经光路传输系统聚焦在样品表面,熔融样品并产生等离子体以激发待测元素,用高精度光谱仪进行采集光谱,建立样品中钙、镁元素离子浓度与其激光诱导击穿光谱强度间的定标曲线.钙、镁离子的含量与光谱强度线性相关系数分别达0.9981及0.9998.结果表明,本激光诱导击穿光谱技术能够用于检测丹参中钙、镁元素含量.     

单光刀与单光镊激光微束系统

提出了构建一种用于细胞非接触操作的激光微束系统。该系统由 Nd:YAG激光束经声压、热膨胀、汽化等综合效应实现的光刀和 He- Ne激光束经光学动力学效应实现的光镊组成。将两激光束耦合到显微镜中 ,实现了生物细胞的捕获、移动、翻转、打孔等一系列操作。在此基础上 ,分析了形成光镊所必需产生梯度力场的条件和形成光刀对能量的要求 ,进行了系统的总体设计、关键部件设计和选择 ,构建了一套激光微束操作实验系统 ,得到了预期的试验结果。在该系统上成功地实现了非接触细胞操作 ,并对染色体进行了切割。     

基于相干衰减器的半高斯激光束的产生实验研究（英文）

根据之前的理论分析(Yaling Yin,et al,Opt.Commun.281(22),5511(2008)),实验上设计了一个由相干衰减器和锋利薄刀片构成的产生无衍射条纹的纯净半高斯激光束的简单光学装置.装置中相干衰减器由两片有机玻璃片和一片塑料薄膜构成,并由马达驱动,该相干衰减器可以有效降低激光场的相干度.实验中,选择氦-氖激光作为实验光源,在传输位置z=0.5 cm处获得了品质因子Q_(SGB)=1:16.42的无衍射条纹的纯净半高斯激光束.实验结果显示,产生的半高斯激光束的品质因子随着传输距离的增加而减少,产生的半高斯激光束的陡峭上升沿的宽度与入射高斯光束的波长和束腰半径无关,这与之前的理论计算结果一致.实验上产生的半高斯激光束因为具有非对称性的强度分布、优良的空间传输特性,所以在现代光学中有广泛的应用.     

提高Nd:YAG固体激光加工系统焊接质量

在使用现有Nd：YAG固体激光加工系统进行激光焊接时，易产生某些加工缺陷．针对这些缺陷的产生机理进行了分析，并提出了相应的改进措施来避免或减少这些缺陷的产生．实验表明，通过改变激光束的入射角度、增加侧喷嘴喷气保护等改进措施，可以有效地提高焊接质量并延长系统中光学元器件的使用寿命．     

光子喷流诱导后向作用力研究进展

介电微球可以聚焦激光形成纳米尺度的光子喷流，光子喷流处具有非常强的能量，可以用来操控纳米颗粒.光子喷流处水分子吸收光能后发生膨胀，进而推动微球向光源移动，即对微球施加后向的光学牵引力.回顾了光子喷流诱导后向作用力操控介电微球的研究进展，介绍了用光子喷流牵引生物细胞.进而通过光学牵引力结合细胞的形态学特征，探讨了利用光子喷流进行细胞筛选的可能性.最后，展望了相关应用的前景.     

圆柱体在激光辐射压力作用下产生转动的计算

采用几何光学模型对圆柱体在激光辐射压力的作用下，产生的转动进行了详细地计算有使圆柱体连续地转动，采用了四个激光束会聚在圆柱体上，并按一定程序分别作用，使宫续地转动，利用文中给定的功率Ｐａ与时间的关系以及当激光束功率不变时，圆柱体转动速度与时间的关系。     

光栅在大学光学实验中的应用研究

文中首先介绍了光栅的种类及其特性。然后详细分析了光栅在大学光学实验中的具体应用,包括:由光栅构成的微小型光纤光栅光谱仪、光纤通信系统实验仪、光纤光栅传感仪和超声光栅声速仪等,论述了这4种光学实验仪器的结构与工作原理。最后,对光栅在大学光学实验中的新应用领域进行了展望。     

四面体光学棱镜

讨论了四面体光学棱镜(包括立方体角锥棱镜)的几何光学特性和光偏振特性，给出了四面体光学棱镜内空间走向光线的传播和反射规律；叙述和证明了立方体角锥棱镜的光学不失调特性和光偏振特性．设计了两组由四面体光学棱镜构造的单块非平面单向行波环形激光谐振腔，分别用于LD泵浦产生1．064μm和1．319μm两个波长的单频固体激光．给出了谐振腔的设计方法和实验结果．     

包膜微气泡非线性与超声造影剂谐波特性的研究

对包膜超声造影剂 (ultrasoundcontrastagents ,以下简称UCA)的非线性特性进行了理论分析与模型仿真研究 ,对比研究了不同尺寸的理想气泡和包膜微气泡在不同频率超声场中的基波与谐波散射特性 ,研究结果对UCA的制备及其应用技术有重要价值 .UCA谐波特性实验结果直观地反映了白蛋白超声造影剂显著的非线性特性 ,该特性将为医学超声成像技术和相应基础研究开拓新的领域 .     

微粒在会聚高斯光束中的受力分析

以射线光学模型为基础,对会聚高斯激光束中微粒所受轴向力进行了计算.数值计算的结果表明,束腰越小捕获越稳定;相对折射率必须大于1并存在一个最佳相对折射率;激光波长、粒子半径以及激光功率也对捕获力有重要影响.数值计算和分析为搭建光镊仪器选取系统参数提供必要的理论依据.     

测量飞秒光参量产生器输出光脉冲脉宽的自相关仪的设计

设计出一台只用一块非线性晶体就能够测量宽波长范围的飞秒激光脉冲脉宽的单次脉冲自相关仪,适用于测量由光参量产生获得的可调谐飞秒激光脉冲的脉宽.     

同轴式微通道壁面润湿性对微细气泡生成特性的影响规律

微细气泡的生成时间和大小对污水处理的效率具有重要影响。为探究微通道壁面润湿性对微细气泡生成特性的影响,采用两相流水平集的方法模拟研究不同接触角下微细气泡的生成过程。以接触角为主变量,液体流量、气体压强和气体类型为次变量,探究次变量对微细气泡生成时间和脱离体积的影响。设计并制造了同轴式微流控芯片,开展微细气泡生成特性的试验。结果表明接触角在0-180°递增时,微细气泡的生成时间总体呈下降趋势,脱离体积先增加后减小,其中90°接触角为生成时间的分界点和脱离体积的峰值点。此外,三个次变量中液体流量的变化对微细气泡生成特性的影响尤为显著,液体流量越大,其生成时间和脱离体积越小。实测值与仿真值的偏差在正负百分之十以内,验证了微通道壁面润湿性对微细气泡生成特性的影响规律。     

飞秒激光诱导氧化锌晶体表面纳米条纹的相干连接

介绍了飞秒激光脉冲辐照氧化锌晶体表面诱导纳米条纹的相干连接,通过调整两次激光扫描区域的间距,两次独立形成的纳米条纹可以相干的连接起来,形成更长的纳米光栅.这样就解决了以前诱导光栅尺寸由激光聚集光斑大小限制的问题.Raman线扫描技术表征了相干连接的质量,并对相关的物理机制做了讨论.这种技术可以利用飞秒激光制作大尺寸的自组装纳米光栅.     

Effects of cavity-dispersion noncoaxiality on the generation of ultrabroadband femtosecond pulses

The effects of cavity-dispersion noncoaxiality （CDN） on the generation of ultrabroadband femtosecond pulses in KLM Ti：sapphire laser were investigated theoretically and experimentally. It was predicted that when the laser sub-cavity works near the coaxial operation point, the limitation of CDN on the bandwidth broadening is minimum, which is favorable for ultrabroadband pulse generation. On the basis of this prediction, femtosecond pulses with bandwidth of 650 to 1000 nm were directly generated from a home built KLM Ti：sapphire laser. To our knowledge, they are the broadest bandwidth pulses produced from KLM Ti：sapphire laser with similar oscillator configuration and gain crystal length of 3 mm.     

基于高速摄影术的聚焦Nd：YAG脉冲激光水下空化效应实验研究

采用高速摄影术准确记录聚焦脉冲Nd：YAG激光水下诱导空化泡动态变化进程,同时采用针式水听器探测空泡闭合或等离子体膨胀时辐射的冲击波信号.实验结果表明,当针式水听器端面和聚焦点间距逐渐减小时,相同实验条件下,探测到的声学信号个数增多且信号强度增强.激光脉冲结构、能量、脉宽等激光参数直接决定单个激光脉冲诱导空泡个数、形貌以及等离子体膨胀和空泡闭合时辐射的声学信号特性.实验结果可为短脉冲激光在临床医学上的运用提供理论与实践支持.     

典型污染物对微气泡曝气中氧传质特性的影响

微气泡曝气是一种新型的曝气方式,废水中的污染物对微气泡曝气中氧传质过程具有显著影响。采用气-水旋流微气泡发生装置进行空气微气泡曝气,考察了微气泡曝气中表面活性剂、油脂、苯酚、硝基苯、悬浮固体(高岭土)等典型污染物对氧传质的影响。结果表明,微气泡曝气和传统气泡曝气的表观状态具有明显差异,呈现乳浊状态。表面活性剂、豆油、苯酚、硝基苯等污染物均有助于微气泡的产生和稳定性,从而提高微气泡曝气的气含率和气泡平均停留时间。同时,这些污染物存在时,微气泡曝气氧传质系数为7.44～11.56h-1,α因子为0.77～1.20,显著高于传统气泡曝气。污染物对微气泡的形成和稳定性具有积极作用,可以克服其对氧传质过程的负面效应。气含率和污染物种类是影响微气泡曝气氧传质过程的重要因素。     

飞秒激光在对氨基偶氮苯薄膜表面上制备微偏振元件

用400 nm和800 nm线偏振飞秒激光垂直聚焦于对氨基偶氮苯薄膜表面上,以形成纳米微结构.实验观察到400 nm和800 nm线偏光照射样品表面分别得到周期为210 nm和500 nm的干涉条纹,条纹周期均随激光能流密度的增强而增大.通常认为这种周期结构是由入射激光与材料表面的散射光相干涉所形成的：光的干涉引起材料表面温度呈现梯度变化,从而引起表面张力呈现梯度变化,诱导周期条纹的产生.制备偶氮聚合物的厚膜,用400 nm飞秒激光照射样品表面,同样也得到周期性纳米微结构.     

光阱中多个金纳米棒的双光子荧光效应及热熔合过程

本文利用单束、波长对应金纳米棒长轴表面等离子共振的飞秒脉冲激光对多个长度为40 nm,直径为10 nm的金纳米棒颗粒进行了光捕获,系统研究了金纳米棒颗粒在共振激光作用下的双光子荧光及光致热熔合效应.实验结果表明,在光阱捕获过程中金纳米棒颗粒会激发出明显的双光子荧光.当多个金纳米棒被光力捕获在光斑中心时,金纳米棒发生热熔化并熔合成大尺寸的金纳米团簇.利用这种单光束光镊熔合技术,我们在玻璃衬底上制备了二维有序的金纳米团簇阵列.这一研究对利用金纳米棒颗粒来制备微纳光子结构及多功能光子器件等具有重要的指导意义.     

Editor’s note

The past two decades have witnessed great progress in development of ultrashort laser pulse in laser science, often at an unexpected speed. It has found various applications, both theoretical and practical, in the frontiers of science.     

纳米尺度激光紧聚焦光穿孔技术

论述了一种新型的细胞转导方法——纳米尺度激光紧聚焦光穿孔技术.按照光穿孔可能的物理机制,分4类讨论了现在主流的光穿孔技术:连续激光光穿孔,其中最前沿的技术是紫外二极管激光光穿孔;纳秒、皮秒激光脉冲和经放大的千赫兹飞秒激光脉冲光穿孔,其中应用范围最广的是Nd:YAG激光器;飞秒激光振荡器发出的兆赫兹脉冲序列光穿孔,该技术在多尺度、跨学科及在体研究中扮演重要角色;最新出现的利用双脉冲微射流进行光穿孔,这是光穿孔技术中仅有的一种将外源物主动引入细胞内的方法.可以预见:当激光紧聚焦技术结合了双光子荧光显微镜、微芯片实验室、膜片钳技术等各种单细胞分析技术后,必将在细胞间通信、干细胞谱系提交、癌症转移、激光基因疗法、胚胎发育学以及神经功能再生等学科领域中产生重大影响.