双光子受激发射和双光子激光器

双光子激光器是原理上不同于单光子激光器、参量振荡器及相干喇曼辐射源的“第四代量子光学装置”。张道中同志在西德访问工作期间,与西德的科研工作者共同做了简并和非简并双光子发射的实验。他为我刊撰写了《双光子受激发射和双光子激光器》一文,就有关原理及实验作了介绍。     

一种新型有机染料反式-4-[4'' -(N-羟乙基-N-甲基胺基)苯乙烯基]-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐的双光子吸收和频率上转换性质

报道了一种新型激光上转换染料, 即反式-4-[4′-(N-羟乙基-N-甲基胺基)苯乙烯基]-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐(trans-4-[4′-(N-hydroxyethyl-N-methylamino) styryl]-N-methylpyridinium toluene-p-sulfonate, 简称HMASPS)的双光子吸收和频率上转换性质. 测试了该染料DMF溶液的线性吸收谱、双光子吸收谱、单光子荧光谱、双光子荧光谱和上转换激光谱, 解释了双光子荧光峰的不对称性和其相对单光子荧光峰的红移现象以及上转换激光峰相对于双光子荧光峰的蓝移现象. 在光强为3.64 GW/cm2条件下, 用开孔Z扫描装置测得该染料在1064 nm处的双光子吸收截面为σ′2 = 6.0×10-48 cm4· s/光子. 在 1064 nm的皮秒脉冲激光的激发下, 可得很强的波长为626 nm的上转换激光, 激光上转换效率最高为8.4%.     

用双光子荧光法测量聚焦激光光束的瑞利长度

自从在CaF_2:Eu~(2 )晶体中观察到双光子荧光现象以来,人们用激光器测量了不同染料的双光子吸收截面。最近,本文作者与C.Y.She又用比较荧光法测量了一系列通用激光染料的双光子吸收截面。在用比较荧光法测量染料的双光子吸收截面时,需要准确知道经聚焦后激光光束的瑞利长度。通常,直接测量瑞利长度的方法是通过测量聚焦激光光束的斑点尺寸W_0,并由公式     

双光子技术及其在生物医药分析中的应用

作为近20 年来迅速发展的一门新技术, 双光子技术已被广泛应用于三维数 据存储材料、医药、军事、生物以及生命科学等领域, 并随学科交叉与融合, 在揭 示生命活动基本规律和起源的研究中发挥越来越重要的作用, 为生物医学提供了 更多、更为有效的手段. 本文从常用的双光子材料以及双光子激光扫描荧光显微镜 成像原理等方面, 结合双光子技术在生物医学研究中的应用, 探讨了这一新兴技 术在生物医药分析领域的前景.     

激光三十年

1960年5月,在科学技术发展的历史上发生了一件了不起的大事——发明了激光器!这是一种具有极高亮度和光子简并度的光源,它的亮度比太阳光还要高百亿倍!激光与物质相互作用,产生了一系列往日观察不到的新现象,比如光学饱和吸收、双光子吸收,光倍频,光混频、自感应透明、受激散射、光学双稳态等等。激光的出现,大大扩大了光学技术在工业,农业,医学等领域中的应用范围,改进了生产工     

非退化双光子放大器的理论探讨

一、引言自从Sorokin,Braslau和Prokhorow提出双光子受激放大以来,在这方面已作了不少工作。近几年来,双光子放大器、双光子激光器、双光子双稳态,无论在理论上还是在实验上都有了相当大的进展。本文用Grischkowsky、Narducci和詹达三采用的方法,讨论了长脉冲和短脉冲情况下的双光子增益公式。     

CF_3CDCl_2分子红外多光子吸收的光热光谱

在强红外激光场中,多原子分子红外多光子吸收测量不仅对研究多光子离解机制起着重要作用,而且对处理高强度辐射与分子振动能级之间的相互作用以及分子内的V-V振动弛豫过程等也起着重要作用。氘代氟里昂123(CF_3CDCl_2)是激光分离氘同位素最有前途的原材料之一。研究其多光子吸收谱对激光分离H/D同位素将有实用价值。1978年,J.B.Marling首次发表了该分子的红外线性吸收谱。本文报道用光热探测技术成功地获得了CF_2CDCl_2分子的红外多光子吸收谱,并发现线性吸收谱944cm~(-1)处的吸收峰在多光子吸收谱中分裂为947cm~(-1)和927cm~(-1)两个吸收峰。     

用热离子泡开展铯原子强电场特性研究

原子强电场效应的光谱研究大多利用原子束与脉冲激光开展,实验线宽一般为几至几十GHz.近年来随着连续波激光的应用,已有10MHz量级实验线宽的实验结果报道.在泡中开展高分辨电场效应研究也有几例报道,但均通过双光子激发,因而信号很弱,实验仅限干弱场下原子极化率的研究.最近我们将四极-偶极共振增强消Doppler光谱方法引入到     

单个准分子激光脉冲和位相光栅模板制作表面周期结构

近年来,准分子激光器(excimer laser)以其高能量的脉冲式紫外(193nm或248nm)激光输出特征而被人们用于部分薄膜材料的加工和制备,其原理是用聚焦后的准分子激光脉冲对靶材进行轰击,一定条件下将轰击出来的靶材颗粒均匀沉积在基片上便可以生长出薄膜结构,这种方法又称为PLD(Pulse laser deposition)技术.利用准分子激光器和石英位相光栅模板,人们已经在光敏光纤和光敏光波导中写入了性能良好的Bragg折射率光栅,由于LiNbO_3(LN)和 LITaO_3(LT)这两种重要的光学晶体均对准分子激光波长(248 nm)产生强烈吸收,所以当它们被该激光照射时,激光能量将被晶体吸收并产生热量.如果激光的能量密     

激光诱发荧光技术及其应用

自从1960年第一台激光器问世以来,激光技术发展十分迅速,其中之一就是随着可调谐染料激光器的出现而发展起来的激光诱发荧光(laser inducedfluorescence,以下简称LIF)技术. 所谓LIF方法,就是用波长和我们所要探测的样品(分子或原子)的吸收线相匹配的激光,去辐照样品,使样品共振吸收激光光子而处于激发态,并发出荧光辐射,如图1所示.然后用滤波器或单色仪加上     

中红外自由电子激光辐照后牙釉质上的元素分布的变化

为了了解中红外自由电子激光辐照对牙釉质化学成分的影响, 在北京自由电子激光装置上对牙釉质进行了辐照. 用同步辐射X荧光和扫描电子显微镜分析了辐照和未辐照牙釉质的元素分布. 分析表明, 激光的波长在牙釉质红外吸收峰(9.65 μm)处, 辐照处形成椭圆小坑(熔结区), 并伴有显著的化学元素的丢失. 元素丢失的多少按以下顺序P＞Ca＞Sr. 扫描电子显微镜(SEM)测量验证了熔结区内元素的分布是不均匀的. 元素丢失的范围为600μm×200μm的椭圆. 预示着中红外自由电子激光是牙外科的一个潜在的优秀光源.     

纳米MnO的光吸收谱

早在50至60年代末,关于MnO单晶的光吸收谱就有了一些报道,并对吸收谱上出现的5个吸收带进行了分析,关于纳米MnO粉体的光吸收至今未见报道.本文作者测量了粒径为 80nm的MnO粉体在200至2500nm波长范围内的光反射谱,并对反射谱上出现的吸收带的机制进行了分析.1 试样制备和实验结果     

980nm波段钛宝石可调谐激光泵浦Er~(3+)-Yb~(3+)双掺杂光纤的多光子过程和光放大

在石英单模光纤芯部掺入Er~(3+)的同时掺入Yb~(3+),可以增加光纤吸收谱的宽度,为泵浦提供了从810nm到1100nm的极宽的动态范围,其中最高的吸收峰在980nm附近,吸收达10~5dB/km.用980nm波段钛宝石可调谐激光泵浦Er~(3+)-Yb~(3+)双掺杂光纤,由于能量转移和多光子过程,可产生红外向可见和紫外辐射的转换.弄清980nm波段钛宝石可调谐激光泵浦Er~(3+)-Yb~(3+)双掺杂光纤的发光机理,对光纤上转换器件、激光器和放大器的研究具有重要价值.文献[2]曾报道1480nm LD泵浦的掺Er~(3-)光纤产生的逐步激发态吸收,本文首次报道     

低温相偏硼酸钡(BBO)的发现及其对探索新型非线性光学材料的启示

1960年用红宝石(α-Al_2O_3:Cr)作为激光晶体,实现了激光运转.翌年(1961年)让红宝石激光束(694.3um)入射到石英晶体(α-SiO_2),出现了倍频(34.15um)效应,从而开辟了激光及非线性光学及其材料研究的新领域.国内外许多单位就在这个基础上开展了有关激光和非线性光学晶体的研究.     

类锂硅离子X射线激光时空特性

近年来,X射线激光研究取得了重大进展。在我们以前的工作中,利用具有空间分辨能力的光谱诊断技术,成功地观察到类锂硅离子5f-3d(88.84 )、5d-3p(87.28 )、6f-3d(75.83 )、6d-3p(74.64 )四条谱线显著的激光放大现象。本文报道我们进一步对这四条谱线产生放大的动力学过程的研究。我们发展了一种同时具有时间和空间分辨能力的光谱诊断技术,首次测量了上面四条激光线发射的时空特性,进一步从实验上证实了所观察到的X射线激光是三体复合泵浦产生的。实验是在中国科学院上海光学精密机械研究所LF12激光装置上进行的。从激光装置     

光致变色俘精酸酐体系的单光束双光子多层记录特性

针对光致变色吡咯取代俘精酸酐体系薄膜材料，采用掺钛蓝宝石飞秒脉冲激光器以及三维共焦扫描系统，进行了单光束双光子多层记录及其共焦扫描读出实验。结果显示，在fulgide/PMMA薄膜内部，双光子多层记录的纵向宽度小于2μm，记录点的模向尺寸小于1μm。写入激光能量阈值达到0.2μJ。当激光功率小于5mW时，可对双光子多层记录进行多次 读出。对比结果显示，荧光共焦扫描读出方法优于反射共焦扫描读出方法。     

高功率激光与MNOS型电荷耦合器件相互作用过程的等离子体诊断

电荷耦合器件(Change-coupled devices,CCD)是一种全固体自扫描摄像器件,因其具有体积小、图像畸变小、无残像和寿命长等优点,因而在摄像、探测和信息处理与存储等领域得到广泛应用.在一些特殊的场合,CCD经常要与激光光源配合使用,不可避免地存在着激光与CCD相互作用甚至产生损伤的问题.这里所说的损伤又有组成CCD的半导体材料中处于杂质能带的电子吸收激光能量大量向导带跃迁,引起暗电流增加而使器件饱和或失效的软损伤和激光束直接作用于CCD,致使器件中材料或结构硬损伤等.对前一问题,已有文献进行了相关的研究.本文利用调Q-YAG激光与NMOS结构的CCD多次重复作用产生的等离子体形貌及其Mach-Zehnder干涉图,研究了高功率激光与该种光电器件的相互作用过程.首次得到了脉宽为15ns的1064nm激光对MNOS结构相互作用过程的等离子体干涉图及有关实验结果.     

氯化银纳米晶的自陷落激子态产生铌碲酸盐玻璃的光限幅效应

利用熔融法结合扩散控制法制备了含有氯化银(AgCl)纳米晶的碲铌氧化物玻璃样品, 运用吸收光谱观测到532 nm附近AgCl的自陷落激子吸收峰. 通过拉曼光谱表征获得玻璃的网络结构参数, 结合Jahn-Teller模型分析了自陷落激子的形成机制. 利用532 nm皮秒脉冲激光研究了玻璃在近共振区的光限幅效应, 通过Z扫描实验测量了样品的非线性吸收系数, 研究表明在近共振和共振区自陷落激子态吸收导致光限幅效应的增强.     

双光子光折变晶体串联回路中屏蔽空间孤子对

提出了在由两块双光子光折变晶体和一个电源通过导线串联而成的回路中存在双光子屏蔽空间孤子对的理论. 在适当的条件下, 导出了在晶体回路中两光束传播的耦合方程. 证明了在回路中存在暗-暗、明-暗和明-明双光子屏蔽孤子对. 研究结果表明, 孤子对中的两孤子通过光电流能相互影响, 它们的耦合能影响到另一个孤子的空间包络、动态演化和稳定性. 在光束的空间展宽远小于晶体宽度的极限条件下, 暗孤子通过光电流能影响明孤子, 但明孤子不能影响暗孤子. 对于明-暗孤子对, 调节暗孤子的强度能够影响明孤子的传播特性.     

反常原子

随着粒子物理学、激光光谱学与基于加速器的原子物理学的发展,在实验上已相继发现了里德伯原子、电子偶素与μ子素、μ子原子与强子原子,以及最近才产生的反氢原子等一系列的反常原子.通过对这些反常原子的理论与实验研究,极大地丰富了人类的知识宝库.本文综述了这些反常原子的产生(或发现)过程,它们所具有的独特性质、应用及其在科学上的重大意义.