飞秒激光烧蚀透明材料特性

飞秒激光的超短超强特性使它在烧蚀透明材料的机制上与长脉冲有着本质的区别,飞秒激光的烧蚀闽值由导带内的自由电子数确定,在多光子电离和雪崩电离的基础上,模拟计算出不同脉冲宽度下,融石英的烧蚀闽值。     

高频强激光场中氢原子基态电离特性研究

本文采用相空间平均法详细研究了氢原子H的基态(1s)在外加高频强激光脉冲作用下的电离率及光电子角分布情况.侧重探讨了激光频率、偏振、脉冲长度和位相对原子电离的影响.研究发现,对超短脉冲,电离对激光场的位相非常敏感.根据激光脉冲上升沿和下降沿陡峭程度,提出了"位相模糊区"的概念,对基态氢原子电离特性的位相依赖给予了很好的区分和解释.     

超快脉冲激光对钛合金的烧蚀特性与作用机理

为探究超快脉冲激光对难加工材料的烧蚀特性与损伤机制,利用皮秒脉冲激光研究钛合金的烧蚀阈值、烧蚀形貌和作用机理。依据烧蚀面积和激光能量密度的线性关系,确定了钛合金的烧蚀阈值,通过显微镜观察分析了不同激光参数下钛合金的表面烧蚀形貌,采用雪崩电离与多光子电离详细解释了超快脉冲激光对钛合金的作用机理,并从烧蚀形貌和阈值角度划分了烧蚀区域。结果表明:钛合金的烧蚀阈值约为0.109J/cm2;在1 064nm波长下的烧蚀质量要优于532nm波长下的质量,而低重复频率能获得高质量的微结构,烧蚀中央区域材料去除更为均匀,且烧蚀弹坑形状规则,表面平滑;随着脉冲数和能量的增加,光子能量累积增多,烧蚀尺度和形貌特征愈加明显,烧蚀边界愈加清晰,说明脉冲数和光子能量累积是表面微结构诱导的关键要素之一;烧蚀区域可划分为改性区、过渡区、再沉积区和烧蚀区,在烧蚀区以多光子电离为主,在改性区、过渡区和再沉积区以雪崩电离为主。该结果可为超快脉冲激光微结构精密加工提供参考。     

基于光电子成像技术的碘甲烷多光子电离行为

利用飞秒光电子成像技术研究了碘甲烷在超短激光脉冲场中的多光子电离解离行为.实验获得了碘甲烷分子在400 nm飞秒激光作用下的飞行时间质谱以及电离产生的光电子影像.实验结果表明,在超短脉冲激光场中,分子的电离通常是非共振电离,电离产物主要为母体离子和极少量的碎片离子.从光电子成像中获得的光电子平动能分布可以得到电离产生的电子p_1(2. 03 eV)和p_2(2. 67 eV)分别来源于母体离子的基态和激发态.从光电子成像中获得的角度分布可以推测出,光电子峰p_1和p_2可以分别近似看做单光子电离和双光子电离过程,且光电子散射角度趋于各向同性分布.     

不同的初始态对氢原子高次谐波的影响

采用二阶劈裂算子算法,数值求解了超短脉冲强激光场中一维模型氢原子的含时演化过程,得到了氢原子初始位于不同态时对应的电离率和高次谐波谱.结果显示当初始态为基态时,电离率总体不太大,高次谐波谱具有典型的“平台”和“截止”特征;而当初始态是激发态时,原子会被激光场迅速电离,谱线变得非常不明显.     

钴原子激发态光电离的实验研究

文章报道了在300-310nm波长范围内3d过渡金属Co原子共振增强多光子电离(REMPI)的实验研究结果.实验中采用激光烧蚀和高压脉冲超声分子束相结合的技术制备等离子体,获得的等离子体与探测激光作用形成光电离产物,由飞行时间质谱仪对光电离产物进行甄别.通过分析光电离产物产额随探测激光强度的变化关系,得到了Co原子激发态的绝对光电离截面.     

利用双温模型理论分析飞秒激光烧蚀金过程

为了了解飞秒激光脉冲烧蚀金过程中的电子温度和晶格温度变化。利用显式有限差分法对飞秒激光脉冲烧蚀金的过程中电子和晶格的温度场进行一维数值计算。理论研究了不同激光脉宽和电声耦合系数对金属表层电子和晶格温度的影响,同时还研究了双脉冲激光烧蚀金过程中电子和晶格温度的变化。得出激光脉冲越短,加工热效应越小,多脉冲具有热累积效应。因此,为了实现飞秒激光冷加工,应该采用单个超短脉冲降低热效应。     

飞秒激光分子结构成像

飞秒激光具有超短的脉冲宽度和超强的峰值功率,它在科学研究中的广泛应用极大地提高了人类认识物质世界的能力.本文介绍我们基于飞秒强激光作用下分子的隧道电离和库仑爆炸,在分子轨道和分子构型成像方面的研究进展.     

多脉冲飞秒激光烧蚀中反射率的变化对激光烧蚀阈值影响的研究

为了提高飞秒激光微加工的精度,研究了多脉冲飞秒激光烧蚀积累效应形成的机理。以铜靶为例,利用时域有限差分法(FDTD)对双温方程进行求解,得到了电子、离子亚系统温度及激光烧蚀阈值随反射率变化的规律。结果表明:在多脉冲激光烧蚀中前一个脉冲激光破坏了靶材表面的结构,使激光的反射率下降,导致后一脉冲激光烧蚀阈值大幅度下降。这解释了多脉冲飞秒激光烧蚀中烧蚀阈值不断变化的现象。同时,它表明在多脉冲飞秒激光加工过程中,我们必须考虑反射率的变化对激光烧蚀的影响才能实现高精微加工。     

超短脉冲激光与高分子聚合物聚酰亚胺的相互作用研究

超短脉冲激光与高分子聚合物聚酰亚胺的相互作用主要分为两个领域：激光对其表面改性中的应用和激光等离子体微推进中的应用。本文简述了目前在激光烧蚀高分子聚合物聚酰亚胺中存在的问题及其发展前景。     

超短激光脉冲与部分离化等离子体的相互作用

第一次讨论了超强超短激光与部分离化等离子体相互作用中，束缚电子的振荡辐射和电离问题。在该文给出的模型下，激光有质动力的作用将对束缚电子的振荡辐射和电离条件产生修正。     

超短脉冲激光对岩石烧蚀量的研究

超短脉冲激光与岩石之间的相互作用是激光钻井破岩过程中的本质过程,该过程除了与岩石成分和岩石所处的外部环境有关外,还与激光入射条件有关。文中以红砂岩和大理岩作为研究对象,对激光入射频率和发次对烧蚀量的影响进行了初步研究。结果发现,烧蚀量与激光入射频率和发次有很大关系。此外,浸水后的烧蚀量明显大于干燥状态下的烧蚀量。     

激发态钛和镍原子光电离研究

本文报道了在285-320纳米波长范围内钛和镍原子多光子电离研究结果。采用激光烧蚀和分子束相结合的技术制备金属原子,光离子产物由飞行时间质谱仪检测。根据光离子信号对探测激光强度依赖关系抽取出Ti和Ni原子激发态光电离截面。测量的光电离截面在0.2 Mb到6.0 Mb之间。在阈限电离区,Ti和Ni同位素原子激发态的光电离截面实验值是相同的。     

激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响

研究了在激光脉冲能量和激光脉冲宽度一定时激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响。得到了离子产量最高的条件即最佳探测条件 ,同时还讨论了激光光斑面积对探测中常用的多光子电离的离子产量影响的程度。结果表明 ,激光光斑面积对离子产量的影响与光强指数在 1附近变化快慢有关 ,光强指数变化越快 ,激光光斑面积对离子产量的影响越大     

激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响

研究了在激光脉冲能量和激光脉冲宽度一定时激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响。得到了离子产量最高的条件即最佳探测条件，同时还讨论了激光光斑面积对探测中常用的多光子电离的离子产量影响的程度。结果表明，激光光斑面积对离子产量的影响与光强指数在l附近变化快慢有关，光强指数变化越快，激光光斑面积对离子产量的影响越大。     

超短脉冲激光对透明介质的烧蚀特性研究

用波长800 nm,脉宽分别为20 fs,100 fs,1 000 fs高斯型激光脉冲研究熔石英的烧蚀机制,采用一种新的模型来计算烧蚀过程中电子数密度随时间的演化,同时确定了不同情况下材料的烧蚀阈值,并分析了在这个过程中多光子电离,隧道电离及雪崩电离的作用,本文结果与以前研究结果符合得较好.     

激光电离空气的多元过程及其应用

论述了由大功率激光器引发的空气电离多元过程。阐明多光子电离和串级电离在空气激光电离中的地位及空气电离对激光阈值的要求。在此基础上，对激光电离空气在激光致僵武器中的应用和研制激光致僵武器的可行性作出阐述。     

铥原子激发态光电离截面的实验研究

本文采用激光烧蚀技术和超声分子束技术相结合，制备了高密度、低能态的自由铥（Tm）原子束。由可调谐激光制备原子电子激发态同时实现从激发态的光电离，由飞行时间质谱来探测来自不同电子激发态的光电离信号在245-266.3nm范围扫描激光波长，获得Tm原子UV区共振增强多光子电离光谱（REMPI光谱）。对于确定的激光共振波长，实验测定了不同激光能量下的光电离信号强度，进而得到Tm原子相应电子激发态的绝对光电离截面，测得的绝对光电离截面值在6.01±0.31～15.65±0.7Mb范围内。     

激光离解磺化铷分子与铷原子的共振电离研究

报道了用脉冲激光光解碘化铷分子。同时,把光解后生成的中性铷原子用另一束激光进行共振激发和电离,对产生的Rb^ 用飞行时间质谱（TOF MS）进行了分析,并对光离解及光电离过程中可能存在的多光子电离（MPI）过程进行了讨论。     

双色脉冲场量子调控H2+的光电离动力学

 利用精确求解核与电子运动的三维含时量子波包法,理论研究了双色激光脉冲场(790-395 nm)量子调控H₂⁺的光电离动力学方案。与单色场790 nm和395 nm相比,H₂⁺在双色脉冲场(790-395 nm)中的电离几率明显增强。通过改变双色脉冲场的初始相位差,H₂⁺的光电离产物的空间非对称性分布几率可达52%。该调控方案的理论机理是通过精确操控激光场的瞬间波形,使其电场强度在正、负方向上的非对称性达到最大值,进而达到对光电离动力学过程的高效调控。通过系统分析活跃电子在强场缀饰势阱中的运动,阐明了H₂⁺的光电离几率和产物空间分布随电场强度的变化关系。该研究结果将为后续的量子调控光电离动力学实验提供科学的理论预测和指导。