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。     

5 fs放大激光脉冲载波包络相位的锁定研究

针对结合啁啾脉冲放大技术(CPA)及脉冲压缩技术所产生的5 fs激光脉冲的载波包络相位(CEP)变化情况, 设计制作了用于控制种子脉冲CEP快变化和放大压缩后1 kHz重复频率的亚毫焦耳能量激光脉冲CEP慢变化的两级负反馈锁相环路, 分析了相位控制系统的结构和原理, 介绍了两级锁相环路中相位信号的提取、伺服控制环路的设计和闭环锁定的结果. 实验结果表明, 利用该锁相系统可以稳定地实现周期量级放大激光脉冲的CEP锁定, 在大于3 h的时间内, 锁定后的CEP变化小于53 mrad(均方根值).     

最短的激光脉冲

贝尔电话公司实验室的激光专家申克(Shank)等得到了持续时间约为30×10~(-16)秒的超短激光脉冲。它仅为申克、福克(Fork)和格里恩(Greene)去年取得的刨纪录的短脉冲的1/3左右。这种脉冲不但持续时间短,光束长度也只有约9微米,一共14个波长。     

从啁啾脉冲放大到强场激光物理——2018年诺贝尔物理学奖解读

1985年,Donna Strickland和Gérard Mourou等提出了啁啾脉冲放大(chirped pulse amplification,CPA)技术的概念,这是超高峰值功率超短脉冲激光技术发展的一个重要里程碑,直接推动了超强超短激光和强场激光物理等研究领域的诞生。目前,利用CPA技术已经可以获得峰值功率达到10拍瓦(PW,1 PW =10¹⁵ W)量级的激光脉冲,被认为是“将影响从聚变到天体物理的每一项研究”的成果。也正因此,发明啁啾脉冲放大(CPA)技术的法国科学家Gérard Mourou和加拿大科学家Donna Strickland,获得了2018年诺贝尔物理学奖。首先,初步介绍了Strickland和Mourou提出的啁啾脉冲放大(CPA)技术;然后,结合上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点室在超强超短激光技术和强场激光物理研究等方面的成果,以及承担的国家重大科技基础设施项目“上海超强超短激光实验装置”,简单介绍了Gérard Mourou和Donna Strickland 获奖的意义;最后,对相关领域未来发展进行了初步的展望。     

液体中的激光超声脉冲

强度调制的光束或脉冲光束投射到媒质中（可以是固态、液态、气态或等离子体等各种物态的媒质)，媒质吸收光能而激发出声波的效应酶为光声效应．早在1880年贝尔[M)首先在固体中观察到光声效应．但在此后很长的一段时间里，光声效应的研究进展缓慢．这主要是因为当时缺乏强光源和检测弱信号的手段，以致光声效应的实际应用价值未能充分显示．随着强光源的相继问世，例如各种激光器和强氙灯光源，以及弱信号检测技术的不断发展，从20世纪70年代以后，光声效应的研究取得迅速进展．由于光可以在各种媒质中激发声波，而利用检测到的声波反过来可获得有关媒质的光学、热学、力学以及媒质内部结构等特性的信息，光声效应已广泛应用于物理、化学、生物、医学以及海洋、环境和材料科学等多个领域．本将介绍脉冲激光在液体中激发超声脉冲方面的研究现状，特别着重于液体中脉冲激光激发超声脉冲的机制及其应用前景．     

在界面处产生的受激Brillouin后向散射现象

通常人们观察到的受激Brillouin后向散射(SBBS)光束与泵浦光基本一样,是一种无束腰的低发散角光束.本文将报道在界面处产生的SBBS的一种新现象,即受激Brillouin后向散射光束存在自聚焦现象1 实验实验装置如图1所示,一台调Q Nd:YAG激光经倍频输出波长为0.53μm作为SBBS的泵浦源,单脉冲能量大于2mJ.图中Ⅰ_1和Ⅰ_2分别为直径3mm和1mm的光栏,在这里使用直径1mm的光栏是为了用等量通光孔径来区别不同强度的光束通过.B_1和B_2为分光板,S是泵浦光和SBBS的观察屏,P为光电探测元件,用高兆示波器同时监视泵浦光和SBBS光的时间特性和相对强度.M_1和M_2为全反介质膜平面镜,L_s为焦距60mm的透镜,C为Brillouin池,并安装在可上下微调的平台上,CS_2用作Brillouin介质.为了避免Brillouin介质液面的反射和其它杂散光对后向散射光的观察和测试影响,泵浦光经M_2必须是入射到Brillouin池内.移动屏S可观察到后向散射光斑的变化,在后向散射光斑变化为最小处拍摄SBBS光束自聚焦光斑和泵浦光斑.     

共振耦合两波受激拉曼散射现象

最近,我们在方解石晶体样品中,以两束频率不同的强脉冲激光同时进行聚焦激励,观察到一种特殊的受激散射现象,亦即由两波差频共振引起的耦合受激拉曼散射现象。与通常由单光束引起的受激拉曼散射以及与由四波混频产生的CARS效应不同,所观察到的新现象的主要特点为:     

国产千赫兹皮秒激光器在卫星激光测距领域的新进展

正千赫兹皮秒激光器是决定卫星激光测距(satellitelaser ranging,SLR)精度的核心设备.中国科学院光电研究院樊仲维项目组攻克了高主从脉冲比、脉冲光谱控制、高效率倍频转换等关键技术,获得单脉冲能量2.2 mJ/脉冲宽度、25.4ps/光束质量、M~2因子小于1.1的532nm绿光皮秒激光输出,主从脉冲比超过3000:1,达到国际同类产品最好水平.与     

在激光导致的高激发态原子中检验泡利不相容原理的适用性

激光技术已被用于精确检验自然界的某些基本规律,如利用激光干涉仪准确证实了空间的各向同性。1985年,H.Rinneberg等应用一对可调激光器发出的激光束照射一束被引入屏蔽真空室内的稀薄原子,其中一个激光器发射频率相当于把电子激发到较高的中间状态所需要的能量;另一束激光提供的能量将原子中的电子激发到主量子数n=290的高能级。这是实验室中目前所获得的最大原子,也是一系列n不断增大的高激发态原子的最佳实验结果。基于高能实验和理论等,1984年我们提出     

人们能够建成最强的激光吗?

"理论预言激光足够强时可以从真空中产生正负电子对,但没有人知道是否可以实现".本文回顾了从真空中产生正负电子对相关的理论发展,以及理论上要求的激光条件,和目前激光达到的条件:施温格推导出当准静电场达到量子电动力学关键场E_s=me~2c~3/e?=1.32×10~(16) V/cm(对应场强I_s=4.65×10~(29) W/cm~2)时,正负电子对可以从真空中产生;单束聚焦激光产生正负电子对阈值光强约为5×10~(27) W/cm~2;两束相向传输的激光同时聚焦到同一点,对应的单束光强阈值约为10~(26) W/cm~2.考虑到只要有一对正负电子产生,其在激光场作用下的级联过程将耗尽激光场能,使最高的激光场强不能高于约3×10~(26) W/cm~2.目前国际上最高激光功率是由钛蓝宝石激光经过多级啁啾脉冲放大获得,为5.13 PW,对应光强在10~(24) W/cm~2.国际上有几个大的激光项目,近几年目标是10~15 PW,远期目标百拍瓦到艾瓦.远期目标获得的光强可以产生正负电子对,但是能否实现仍然未知.     

未来的分子手术刀

斯坦福大学的卡尔多(AndrewKaldor)博士和他的合作者用一束红外激光成功地对一个大化学分子中的个别键进行了选择性加热,而且不影响它周围的原子. 分子可以吸收一个接一个的红外光脉冲,直到积累的能量使它们裂解成几部分。这种未来的化学外科学的艺术不但要准确地找出要分离的键所在的位置,而且必须在激光能量传递开之前,就用激光将这     

分子束外延原位脉冲激光驱动金属Ga-droplet迁移的实现和研究

在液滴外延生长过程中金属液滴承担着生长前驱体的角色,直接决定着后续量子环、量子点、纳米线等量子结构的密度、尺寸、位置等参数.本文开展了在MBE(molecular beam epitaxy)液滴外延过程中通过原位激光作用调控金属Ga-droplet的前沿研究.首先利用MBE在GaAs(001)衬底上(150℃)沉积6 ML Ga原子以获得Ga-droplet密度约为5.7×10~(10) cm~(-2)的表面,然后原位引入单脉冲单束激光辐照衬底表面.实验观察到:Ga-droplet在激光辐照(能量密度大于10 m J/cm~2)的条件下将开始克服表面各个方向的迁移势垒发生显著而丰富的迁移行为,且这种迁移的剧烈程度与激光能量具有强烈的正相关规律.伴随这种迁移,不同Ga-droplet之间将发生随机的融合,从而强烈影响其密度以及尺寸.统计表明:当激光能量从10 m J/cm~2提高至30 m J/cm~2时,Ga-droplet的密度将迅速减小到近原来的三分之一,同时尺寸则迅速地增大,且整体分布由传统的"窄带"向"宽带"特点过渡.故通过本文的研究,证实和发现了液滴存在着极为敏感的表面"光致迁移"特性.凭借这一特性,不仅可实现对液滴整体尺寸、密度的二次修饰,获得一些在传统液滴外延中难以实现的分布特点,而且在将来我们完全有望凭借多光束干涉图形化调控液滴,最终实现人为可控的液滴外延技术,从而极大地推动整个低维纳米半导体材料的生长.     

激光打卫星和“补天”

最近,美国国务部正式宣布进行"激光打卫星"实验。用于实验的激光器装设在美国新墨西哥州沙漠中的白沙导弹发射基地。这种激光器为一种大功率中红外化学激光器,能产生数百万瓦特、宽达183厘米的激光光束,而美国军方称其为"奇迹"。按照计划,若天气晴朗,中红外激光器将向太空首先发出持续时间短干1秒的脉冲,以测     

二次谐波发射的时间截止或迟后特性

我们曾报道过激光与等离子体相互作用中的二次谐波发射的时间积分特性(参见J.Appl.Phys.,Vol.54,1983,4902)及短脉冲(100ps)激光打靶中的时间分辨特性(参见中国科学,A辑,1984,8:475),本文将进一步报道,在较宽(底宽～1ns)脉冲激光打靶的条件下,我们所观察到的不同于短脉冲激光打靶时的二次谐波发射的新特性,特别是在时间分辨特性上的截止或迟后发射的行为。 实验仍用我所的六路钕玻璃激光装置中的一束激光辐照平面靶完成,但激光脉宽已改为FWHM～(300—600)ps,而其底宽则达ns量级。所用平面靶材料有低Z(如C,CH_2,Mg等)与高Z(如Au)两     

从天空探测地球真相

机载激光雷达是一种安装在飞机上的激光探测和测距系统,研究人员将这种激光测量仪器与全球定位系统（GPS）结合在一起,可绘制数千公里范围内的地球表面特征图,其分辨率可达分米。威廉．E．卡特（WilliamE．Carter）等人创办了（美国）全国机载激光测绘中心,该中心由美国国家科学基金会（NSF）资助,并由休斯敦大学和加州大学伯克利分校经营。     

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     

精确控制fs超短光脉冲的同步放大

研究飞秒脉冲的放大对于发展飞秒超短脉冲的应用是十分重要的。在低重复频率下(<10Hz),用普通的调Q Nd∶YAG激光器作为fs超短脉冲染料放大器的泵浦源,会由于固体器件的不稳定因素,影响泵浦脉冲与被放大fs脉冲之间的同步精度。同时,因为泵浦脉冲较宽(~10ns),会使一部分能量浪费在放大的受激自发辐射(ASE)上,从而降低了信噪比。因此,获得窄的泵浦脉冲并控制其与fs超短脉冲在染料盒中精确同步,     

叶绿素d的光吸收饱和产生红宝石激光巨脉冲

叶绿素d是一种天然色素,具有如图1a和b所示的吸收光谱和可饱和吸收特性.我们用它作为红宝石激光器的Q开关,获得了满意的结果.其优点是:具有较窄的脉冲半宽度,典型值约10ns;能量输出稳定,均方根差与平均值之比小于3%;单脉冲区域较宽,在泵浦能量超过阈值的25%时,均为单脉冲区域;单脉冲能量由阈值到上限增加10%左右,重复频率为6次/分钟,可连续使用400次左右,最后的单脉冲输出能量下降约9%.染料溶液的温度、浓度和杂质等对调Q性能均有影响. 我们把谐振腔长度从22cm增加到86cm,并把染料盒移到紧贴全反射镜(间隙约为0.5mm),可饱和吸收体的有效吸收长度约5mm,在这个装置中得到了一列弛豫振荡脉冲     

非相干脉冲激光多普勒雷达测速系统

报道了一种新型的使用碘分子滤波器作为鉴频器的非相干脉冲激光多普勒雷达测速系统,利用单纵模二极管抽运的连续YAG种子激光对脉冲激光进行种子注入,以注入后的倍频稳频Nd:YAG脉冲激光作为发射系统,对运动目标靶不同速度进行外场实测测量,测量结果与光电测速计测量的转动速度吻合良好,8种不同速率的对比测速标准偏差为0．56m.s^-1,测距精度为3．75m。     

中能实验核物理概况

一、中能的范围所谓中能物理的范围,有人认为是从50MeV到1GeV;也有人认为是从100MeV到1GeV.这个范围多半是为了方便而任意定的。本文着重于讨论产生π介子(≥180MeV)到10GeV(或更高一些)这个质子能量范围.理由有两方面:从加速器技术看,介子工厂是个突破;从粒子探针看,产生π介子束后,可以有μ子束,能量更高一些还可以有K介子束、反质子束、超子束……,这也是个突破。