世界上最短的光脉冲

1毫微微秒是一个短得令人难以置信的瞬间,它相当于10~(15)秒;一秒钟所包含的毫微微秒数就等于三千万年共有多少秒。本月上旬,国际商业机械公司的科学家宣称他们已生成了世界上最短的光脉冲,仅为12毫微微秒;同样重要的是,他们所发明的这种装置(他们称之为“光压缩器”)每秒钟能够产生800个这样短而又短的闪光。     

激光等离子体X射线摄谱及Te、N_e的测定

高功率激光束轰击靶材所形成的等离子体可在毫微秒到微微秒时间内产生上百焦耳的脉冲X射线,是一个强度极高的脉冲X光点源(Laser plasma X-ray,简称LPX),它在科学研究、工业和医学上都有重要的应用。同时,激光等离子体中高阶电离离子的X光线谱携带着关于高温等离子体各种基本参数及各种原子过程的大量信息,如电子温度、电子密度、膨胀速度、各阶     

用激光辐照形成非晶态重InSb

近年来使用激光来热处理材料表面的工作(如激光上釉等),受到了相当大的重视。用短脉冲激光器已获得了非晶态硅等薄膜。根据Bloembergen的估算,用微微秒脉冲激光可以使材料表面熔化,并能得到10~(14)℃/s的冷却速度。这远远地超过了一般制备非晶态材料的方     

快电子电路的光测法

超快集成电路产生的电脉冲不能用普通方法测量,这已成为工程师们发展电路的问题.现在AT&T贝尔实验室已找到了解决办法.他们发明了一种分辨率为0.3微微秒的电子光学测量方法,这比现在     

飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术及其应用

激光加工技术作为重要的先进制造技术之一已广泛应用于众多的工业制造领域. 利用激光直写技术进行材料加工时, 其所能达到的加工分辨率一直受到经典光学理论衍射极限的限制, 难于进行纳米尺度的加工. 飞秒脉冲激光的出现不仅为研究光与物质相互作用的超快过程提供了手段, 也为发展先进的微纳米加工技术提供了不可多得的光源. 近年来, 作为最新的激光加工技术之一的飞秒脉冲激光多光子微纳加工技术已成为国际上研究的热点. 该技术利用多光子效应和激光与物质作用的阈值效应, 成功地实现了纳米尺度的激光直写加工分辨率, 可望在功能性微纳器件制备等纳米技术领域发挥重要作用, 具有广阔的应用前景. 在2001年日本科学家利用飞秒脉冲激光双光子聚合技术首次突破衍射极限获得120 nm的加工分辨率后, 最近我国科学家实现了15 nm线宽的纳米尺度加工分辨率. 在利用多光束并行加工技术进行快速、大批量微纳结构加工的同时, 最新发展的多光束组合技术实现了多部件组合加工、一次成型, 解决了微尺度零部件组装难题, 为微纳尺度器件及微机电系统的开发提供了具有实用化前景的加工方法与途径. 利用飞秒脉冲激光双光子微纳加工技术的高精度、良好的空间分辨率和真三维加工能力的特点, 各国科学家制备出了各种微尺度光子学器件及微机电系统, 充分展示了该技术的应用前景. 随着对飞秒脉冲激光与物质相互作用机理、加工技术及相关材料技术的深入研究, 飞秒脉冲微纳加工技术必将获得快速发展, 并在先进纳米制造领域获得新的突破.     

用冷原子驾驭光

(续上期 )测量我们的超慢光的速度相对容易一些。我们用耦合光从侧面照射原子云团 ,并沿长轴把探测光脉冲射入原子云团 ,然后只是坐在原子云团后面等待光脉冲的出现 ,用光电倍增管探测光脉冲的到达时间。为得知光脉冲的速度 ,我们随后需要做的全部事情就是测量原子云团的长度 ,我们利用第三束激光———成像光束来完成这项工作。成像光束与耦合光和探测光成直角、垂直地穿过原子云团。原子会在成像光束中产生一个“吸收暗斑” ,我们用照像机对原子云团快速拍照可记录下该暗斑 ,进而可测量原子云团的大小。把光脉冲停住我们已经知道如何让光…     

同步抽运飞秒光参量振荡器中的载波-包络相位控制及其应用

同步抽运飞秒光参量振荡器(OPO)以及抽运源所构成的飞秒脉冲系统具有内在同步、多波长脉冲输出以及各脉冲的载波-包络相位(CEP)的内在关联等特性, 在超宽频率梳以及脉冲的相干合成方面具有先天的优势. 本文阐述了一系列该研究方向的最新成果, 诸如探讨了OPO内载波-包络相位与能量守恒的关系, 并通过实验进行了检验; 利用自参考法控制了作为抽运源的飞秒钛宝石激光器CEP, 并通过压电陶瓷(PZT)锁定了其脉冲重复频率; 利用OPO产生的非相位匹配可见光, 并以抽运光的超连续作为参考, 通过OPO端镜上的快速PZT控制了OPO产生的所有脉冲的CEP, 从而获得400 nm~2.4 μm超宽频率梳, 控制精度高于1.2 kHz带宽; 并利用波长相近相位锁定的抽运光以及信号光倍频实现了不同脉冲的相位相干, 为产生极窄的合成光脉冲打下了基础.     

激光化学与物理学:下一个科学新领域

原子和分子是如何与光发生相互作用的 ?人们也许会认为业已成熟的现代激光光谱学已经回答了这一基本问题 ,今后只需应用好我们的知识资源就可以了。然而 ,超短、超强脉冲激光器的发展已使人们认识到在光与物质相互作用方面尚有许多问题需要研究。众所周知 ,超短脉冲激光器使人们能够在飞秒尺度上对分子过程进行实时探测。然而最新的进展并不是出自于脉冲的超短时间宽度 ,而是起源于光脉冲的极高光强。线性调频脉冲放大器的出现 ,大大地增加了超短脉冲激光器的输出能量。现在 ,即使是在大学的实验室中也可利用实验台上的高功率线性调频脉冲放…     

原子激光器的新进展

1960年,西奥多·梅曼(Theodore Maiman)利用人工合成的红宝石晶体作为激活物质并利用闪光灯通过光泵浦实现粒子数反转,研制成功了第一台脉冲光     

正在崛起的光计算机

随着新技术革命的兴起及激光技术的迅猛发展,科学家们认为,电子并不是传递信息的唯一载体,光子也是传递信息的载体,而且比电子更具有优越性：由于光子不具有静质量,因此,在真空和介质中传播速度相同;利用光子与某些材料相互作用所具有的非线性效应,可构成逻辑操作,其工作速度比硅器件高1000倍,可达到10000亿次/秒逻辑运算,其开关时间可达到1微微秒的水平;光子不需要在导线中传播,并且在不满足干涉条件下互不干扰,这样就可以相互穿越而不产生相互影响。随着激光技术迅猛发展,科学家们试图设计类似电子器件和电子计算机的用激…     

75 fs全光纤超短脉冲激光器

报道了利用光纤非线性偏振旋转锁模方法, 使用正常色散的高掺铒光纤提供高增益的同时, 补偿谐振腔中普通单模光纤的反常色散, 在展宽脉冲光纤环形激光器中直接产生了75 fs的超短脉冲输出. 在125 mW的抽运光功率下, 其平均输出功率大于15 mW, 重复频率为25.9 MHz, 光谱宽度达到53 nm, 同时输出脉冲的能量也获得了极大的提高, 单脉冲能量达到0.6 nJ. 该激光器操作简单, 在锁模情况下运行稳定, 其全光纤结构更有利于小型化和便携化.     

测量超紫外线阿秒脉冲时间结构的光电子能谱非线性比例变换方程方法

为了研究化学反应、原子分子发光等超快速过程中电子态的时间演化过程,需要能量越来越高、脉冲时间宽度越来越短、单色性越来越好的光脉冲作为激发和探测手段.但是,如何快速、精确地测量这些光脉冲具体细致的时间结构,一直是科学界的一个挑战.在过去的十多年时间里,人们在测量超紫外线阿秒脉冲方面作出了巨大的努力,取得了显著的成果.迄今为止,已经发展出了几种测量阿秒脉冲时间宽度和重建脉冲形状的方法,如阿秒光谱相位干涉直接电场重建法(SPIDER)和阿秒频率分辨光学快门法(FROG).然而,这些方法都是从传统的光学测量方法演变而来的,不仅需要当代最先进的实验装置,而且需要十分复杂的分析计算方法和实验数据拟合过程.为了推动阿秒计量学的发展,进一步开展阿秒测量、脉冲时域定位(定时)、实验数据评估、探测器刻度,以及对阿秒脉冲光源进行改进、优化和应用,我们提出一种直接、快速、精确的基于光电子能谱变换方程的解析方法,利用激光辅助超紫外线气体电离技术,精确地观测超紫外线阿秒脉冲.新方法利用参数化的计算公式确定每个测量得到的光电子的相关激光相位,利用解析性的光电子能谱解谱技术,一步重建脉冲的形状和具体的时间结构.新方法不需要大量的光电子能谱的时间分辨测量,也不需要冗长的迭代计算和实验数据拟合过程,能从每个测量得到的光电子能谱重建出超紫外线脉冲的时域特性.用参数化公式从脉冲的能量带宽值计算得到脉冲重建结果的时间不确定性(即时间误差).由于变换方程建立了超紫外线脉冲时间特性、重要的激光参数(峰值强度、电场包络形状、相位、载波-包络相位等)、原子或分子的电离能,以及光电子能谱之间的直接联系,可以用它从各个已知参数值计算出未知的参量.通过观测、分析某些参数和特定谱项的变化规律,可以研究超快速反应动力学过程中随时间变化的相关信息.     

激光在快化学中的应用

许多有用的化学反应是缓慢的,需要数小时才能完成。然而,许多其它一些在气体或液体中进行的反应在不足一秒之内就进行完毕。研究化学反应快慢(叫做反应动力学科学)的化学家把这类反应看作是快反应。但是过去的十年中,脉冲激光技术的发展使得化学家能够观察反应时间短于十亿分子一秒(一个毫微秒)的超快化学反应。现在,我们可以买到能够产生微微秒脉冲的激光器。确实,新泽西贝尔电话实验室的查克·尚克(Chuck Shank)及其同事目前已经制成仅仅持续几个毫微微秒的激光脉冲。快化学反应首次成为可能是在1949年。当时在剑桥大学的罗伯特·诺里什(Robert Norrish)和乔治·波特(George Porter)提出这样的思想:用大功率的闪光使分子裂解进而分析所形成的碎片。这一技术即所谓的闪光光解使得诺里什和波特获得了1960年的诺贝尔奖。     

X光晶体分光谱仪的几何精度问题

在扫描电子显微镜上配备X光晶体分光谱仪后,便可兼有电子探针X光微区分析仪的功能,即在直接观察试样微小结构形貌的同时,又能进行微区化学成分的定性、定量分析及元素的面分布、线分布的研究,从而扩大了用途。     

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．     

环型谐振微环光波导链中光群速度的控制

利用传输矩阵法对环形谐振微环光波导链进行了理论分析, 得到其透射谱, 其谐振频率与微环链的曲率无关; 并证明改变微环链的曲率可使色散曲线产生平移. 这样在微环链的谐振频率处可以通过改变微环链的曲率来调节其群速度. 这种结构在光通信领域有潜在的应用, 包括光缓存器、光信号延迟器等.     

光发射电子与原子分子高Rydberg态的产生

在飞行时间质谱上 ,用 532和 355nm激光照射到不锈钢板上 ,产生光发射电子束 .利用这种电子束产生了原子分子的高Rydberg态 ,结合脉冲场致电离技术 ,可以清楚地分离出直接电离产生的离子和高Rydberg态场致电离产生的离子 ,从而可以研究高Rydberg态的产生及性质与实验条件的关系 .给出了ArRydberg态与电子束加速电压的关系 .     

光发射电子与原子分子高Rydberg态的产生

在飞行时间质谱上,用５３２和３５５ｎｍ激光照射到不锈钢板上,产生光发射电子束。利用这种电子束产生了原子分子的高Ｒｙｄｂｅｒｇ态,结合脉冲场致电离技术,可以清楚地分离出直接电离产生的离子和高Ｒｙｄｂｅｒｇ态场致电脑产生的离子,从而可以研究高Ｒｙｄｂｅｒｇ态的产生及性质与实验条件的关系。给出了Ａｒ Ｒｙｄｂｅｒｇ态与电子束加速电压的关系。     

超高频38.5GHz半导体碰撞锁模皮秒光脉冲的产生

半导体超短光脉冲在长波长时分复用光纤通讯,超快数据处理,电光采样系统具有广泛应.常用的半导体短光脉冲产生方式有:增益开关技术、Q开关技术、锁模技术等.无论从理论上还是实践上,重复频率最高,宽度最窄的脉冲都是由锁模技术得到的.通过使用集成技术可以克服扩展腔结构中常见的机械稳定性不好,光路不易调整.而且存在复腔效应等缺点.在碰撞锁模激光器中,由于碰撞锁模效应和可饱和吸收体的吸收作用,脉冲前沿被吸收,后沿被光腔中的瞬间光栅散射,脉冲宽度得到大幅度削减.我们利用集成技术制备了1.5μm波长InGaAsP 碰撞脉冲锁模量子阱(CPM-QW)激光器(LD),测量得到脉宽5.1ps.     

激光诱导pH突变

美国洛斯阿拉莫斯科学实验室应用光化学部(APD)的研究者,已经能用超短脉冲的激光技术研究质子传递反应.这个研究,是根据已知的化学原理,即激发态分子与它的基态分子的pH值有很大的差异.使用这一技术,可产生一个pH突变,并且这个过程是在微微秒级的时间内发生的. 以前改变溶液pH的唯一方法是加入酸或碱,然而,这个过程是比较慢的,即使是在最佳的条件下,也需要一秒钟,因而不能用来研究快速反应.激光技术的使用之所以