高重复率低能量飞秒激光脉冲与氩原子相互作用产生相位匹配高次谐波

对高重复率低能量飞秒(fs)脉冲激光和静态氩气相互作用下产生相位匹配高次谐波进行了实验研究. 在重复频率为1 kHz单脉冲能量为0.55mJ的商品化全固化飞秒激光系统上获得了相位匹配27次谐波. 这是迄今为止在静态气体盒子内获得相位匹配27次谐波所用的最低激光脉冲能量. 对不同氩气气压下的高次谐波强度变化进行了研究. 分析了高次谐波光谱的蓝移和展宽. 并且对高次谐波的源尺寸和强度空间分布进行了分析, 发现相位匹配高次谐波的源尺寸和强度空间分布与非相位匹配情况截然不同.     

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体,飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律,采用非线性有限元计算方法,建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型,对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算,获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明,在飞秒激光烧蚀炸药的过程中,烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高,但是由于激光烧蚀区域极小,炸药内冲击波压力迅速衰减,没有发生起爆现象.      

利用计算机设计制作衍射光学元件

利用计算机设计制作衍射光学元件陶少华陈培锋丘军林（华中理工大学激光技术国家重点实验室武汉４３００７４）本文在杨－顾相位设计算法的基础上，利用编制的程序自动进行光学元件的表面相位分布的设计。对于复杂的表面相位分布图样，光学成像刻蚀法最为适合和方便。作者...     

基于迂回相位和几何相位复合的散射调控超表面

提出了一种基于迂回相位和几何相位复合的电磁散射调控超表面设计方法,以实现不同入射角下对电磁波的独立调控。作为设计实例,采用能够实现宽带极化转换的开口谐振环(SRR)作为超表面结构单元,通过移动和旋转SRR同时引入迂回相位和几何相位,构成超表面反射相位设计方案。当电磁波垂直入射到超表面时,几何相位设计使得散射波分裂为两束,实现了分束功能;斜入射时,大部分散射波被引导至-1阶衍射通道,通过迂回相位设计实现了波束偏折功能。仿真和测试结果均验证了其良好的散射波束调控性能。基于几何相位和迂回相位的散射调控超表面设计方法丰富了超表面操纵电磁波的自由度,并可进一步与传输相位、共振相位等复合推广到全空间散射波束调控超表面设计。     

阶跃相位整形的飞秒激光脉冲时间光强分布

利用飞秒超快脉冲相位整形方法,计算并研究了阶跃相位整形后激光脉冲的时域光强分布特点。研究结果表明,通过改变调制位置和调制深度,高斯激光脉冲可以整形形成强度可调的双脉冲结构,且子脉冲的中心时间和脉宽可以采用调制参数来调节。同时,研究发现阶跃位置的有效可调范围和激光的线宽密切相关。     

分色聚焦衍射光学元件的色散特性

分色聚焦衍射光学元件是横向太阳能电池系统中的关键性器件.在本文中,模拟计算了修正色散对提升衍射光学元件聚焦效率的影响;同时,相位方程成功解释了模拟计算结果.     

超快激光散斑场的时空相干特性

将超快激光应用到对散斑现象的研究领域.首先从散斑统计理论和光的相干性角度出发,给出入射飞秒脉冲的自相关函数分布及光强经过粗糙随机表面后的光强演化形式.从实验上通过用飞秒激光脉冲光源照射粗糙的随机表面衍射屏,得到了一系列明显区别于传统普通的连续光形成的散斑场.在超快散斑场中出现了纤维辐射状的结构,散斑图样整体呈由中心光斑状向四周辐射形成条纹状光斑的分布.     

一种宽幅高分辨率CO2探测仪光学系统设计

为了实现空间载荷在高时间分辨率下对CO_2吸收光谱的高精度测量,以满足研究大气CO_2源和汇问题的需求,设计了一种宽幅高光谱分辨率CO_2探测仪光学系统。满足总体指标:轨道高度705 km,幅宽200 km,地面采样间隔2 km×2 km。通过采用浸没式衍射光栅作为分光元件,设计F数为1.8,光谱分辨本领20 000(光谱分辨率0.08 nm)的CO_2探测仪光学系统。光学系统由前置望远系统与类Littrow式分光系统组成。设计结果表明,系统实现了0.08 nm的高光谱分辨率,在系统奈奎斯特频率(25 lp/mm)处,系统的调制传递函数(MTF)优于0.65,探测器单个像元内衍射能量集中度高。系统具有良好的性能,满足应用需求。     

恶劣环境下的光纤通信技术研究

利用相干检测技术和脉冲调制技术,探讨恶劣环境下的光纤调制方法.当激光光源稳定传输时,选择相干检测技术调节系统光电电流,利用低通滤波和光谱密度调制方法排除环境干扰.当激光光源传输不稳定并已进行信号同步采样时,使用脉冲调制方法排除环境干扰.仿真测试结果表明,该方法能够有效地稳定环境噪声,使激光光强逐渐饱和,最大化发挥光纤的优势.     

白光衍射相位成像应用于生物活细胞定量相位成像的研究

为实现生物活体细胞的高分辨率定量相位成像,设计和组建了一套白光(卤素灯)作为照明光源的衍射显微相位成像系统.在未放置样品的时候测得系统的空间噪声低于0.60 nm,时间噪声低于0.04 nm;用标准聚苯乙烯微球作为样品验证了系统测量的准确性.最后,以活体血红细胞与大肠杆菌细胞为样品,获得了准确的定量相位像;并对霉菌孢子进行了长时间的观察,获得了其在水中萌发的序列动态定量相位像.实验结果表明,建立的系统成像精度高,且具有长时间观察生物活细胞的能力.     

激光二极管与单模光纤的自动耦合技术

阐述了高频振动爬山法对激光二极管与单模光纤进行耦合的原理,给出了两维校正的实验结果．高频振动法与微机结合使用可对光源与光纤的耦合进行自动寻优,该方法使系统的校正效果好,性能稳定．     

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。     

波片相位延迟量的四步移相法测量

基于波片的密勒矩阵和斯托克斯矢量推导出了测量波片相位延迟量的通用表达式,并在此基础上提出了在光路中分出校正光束的四步移相法.该方法在测量波片的相位延迟量时无需知道波片光轴的具体位置,并可以平衡掉激光光源的波动,从而消除了光源的不稳定给测量结果带来的误差,同时该方法简化了测量过程,提高了测量精度.     

飞秒激光微通道加工研究进展

综述了基于飞秒激光微通道制造的研究现状,包括加工机理、工艺技术方面的研究进展,重点介绍了飞秒激光改性辅助化学刻蚀和液体辅助飞秒激光烧蚀两大主要制造方法上的研究成果,概述了目前面临的主要问题与挑战,展望了未来的发展趋势.     

飞秒脉冲在透明介质中的三维光存储及读出对比度研究

将波长为800nm，脉冲宽度为150fs的近红外激光脉冲，聚焦到聚甲基丙烯酸甲酯(Ploymethyl Metacrtlate，简记PMMA)和熔融石英中，实现了三维逐位式光数据存储．分别记录了5，10，15和20层数据位点，并利用相位对比光学显微原理，对各层数据并行读出，从而分析了各层数据位点读出对比度的变化．结果表明，各层数据位点的折射率对比度由内至外依次增加．记录层数越多，内部层的对比度下降越明显．由于飞秒激光脉冲与透明介质相互作用中熔融石英比PMMA内部产生的残余应力大，因此，在数据位点参数相同的情况下，利用聚甲基丙烯甲酯(PMMA)材料记录的层数更多．     

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.     

超快激光切割金属材料中快速相变的数值模拟

采用二维双温度模型对多脉冲激光照射金薄板的相变传热情况进行研究，通过等效比热容方法确定固液界面的位置并研究了激光参数对传热过程的影响。结果表明，当激光垂直照射金薄板时，表面整体温度不断上升，而在脉冲间隔时间内略有下降，但温度的峰值相比激光作用的中心有延迟。随着激光的移动，激光照射点处的温度会出现一个峰值，之后会回落。激光作用时间内热影响区的横向变化比纵向大，移动光源向内部的热传递占主要作用，脉冲间隔时间内，热影响区的纵向变化比横向大，金薄板内部导热占主要作用。随着激光的照射，熔化状态横向不断增加的同时，熔化的深度也在不断增加。提高入射脉冲激光能量，会导致熔化的时间提前且熔化深度增加。     

微机械及微细加工方法的研究

基于光固化快速成型制造技术,结合光刻技术、牺牲层技术以及化学镀膜技术,研究了一种新型的微细加工方法,提出了非导电极板（光敏树脂固化物）镀膜的新方案,设计了一种有较大驱动位移的微型电容式激励器,并介绍了其加工制作的工艺流程。实验结果表明此微细加工方法是可行的,从而开辟了微细加工的新途径。     

Photoselective adaptive femtosecond quantum control in the liquid phase.

Coherent light sources can be used to manipulate the outcome of light-matter interactions by exploiting interference phenomena in the time and frequency domain. A powerful tool in this emerging field of 'quantum control' is the adaptive shaping of femtosecond laser pulses, resulting, for instance, in selective molecular excitation. The basis of this method is that the quantum system under investigation itself guides an automated search, via iteration loops, for coherent light fields best suited for achieving a control task designed by the experimenter. The method is therefore ideal for the control of complex experiments. To date, all demonstrations of this technique on molecular systems have focused on controlling the outcome of photo-induced reactions in identical molecules, and little attention has been paid to selectively controlling mixtures of different molecules. Here we report simultaneous but selective multi-photon excitation of two distinct electronically and structurally complex dye molecules in solution. Despite the failure of single parameter variations (wavelength, intensity, or linear chirp control), adaptive femtosecond pulse shaping can reveal complex laser fields to achieve chemically selective molecular excitation. Furthermore, our results prove that phase coherences of the solute molecule persist for more than 100 fs in the solvent environment.     

便携式发光二极管分光光度计的设计与测试

设计和制作了一款以发光二极管(LED)为光源和检测器,用数字电压表直接显示样品吸光度值的低成本、易操作、便携的微型分光光度计系统.使用自制的光度计对亚甲基蓝试样进行测试,测定结果与721分光光度计无显著差异,具有良好的线性度和精密度,有望投入实际使用,实现分光光度计系统的便携、迷你化、低成本的目标.