表面光场增强紫外飞秒光梳产生

随着超快激光技术的不断成熟与发展,人们已经将光学频率梳延伸到了紫外波段.结合了超快激光技术和稳频技术的紫外飞秒光学频率梳,不仅在紫外覆盖有很宽的频潜范围,而且每一个频率梳都具有与连续激光器可以相比拟的窄线宽,同时又具有极短的脉冲宽度和很高的峰值功率,对紫外波段的超高精密光谱、基本物理常数的精确测量、光学原千钟等研究具有非常重要的意义.     

紫外飞秒激光的脉宽测量方法

相对于近红外波段的飞秒激光脉冲，紫外波段的飞秒脉冲由于具有单光子能量高、聚焦特性好、电离率高和成丝阈值低等优点，在高功率密度光场的产生、等离子体光物理等领域有着越来越广阔的应用前景，成为激光技术的研究热点。随着紫外飞秒激光技术的发展，传统的脉宽测量方法不能满足需求。指出了紫外飞秒激光脉宽测量研究的主要进展，讨论了目前可用于紫外飞秒激光脉宽的测量方法，主要有双光子荧光测量法、互相关法、简并四波混频法、多光子电离法，介绍了相关测量原理与特点。在此基础上，对紫外飞秒激光脉宽测量技术研究前景进行了展望。     

基于光子晶体光纤飞秒激光技术的高功率紫外激光源

实验研究了一种基于大模场面积光子晶体光纤飞秒激光技术的紫外飞秒激光源.分析了群速失配下的倍频光和基频光的走离长度,并实验比较了不同长度的BBO晶体的倍频功率和效率.分别采用5 mm和0.18 mm的两块BBO晶体,在Ⅰ类相位匹配条件下,对光子晶体光纤放大器输出的脉宽为110 fs,重复频率50 MHz的1040 nm飞秒激光进行腔外二倍频(SHG)和四倍频(FHG),获得了高功率紫外飞秒激光.在20 W的平均功率抽运下,获得了8.88 W的二倍频绿光输出,转换效率为44.4%.同时获得了656 mW的四倍频260 nm紫外激光,单脉冲能量13 nJ,最高功率时二次谐波(SH)到四次谐波(FH)的转换效率为7.39%.     

超短脉冲激光频率的线性及非线性扩展

通过采用若干激光增益介质和非线性频率变换技术,有效地扩展了皮秒及飞秒激光的波长.在可见光波段,利用自建的高能量400 nm倍频皮秒钛宝石激光作泵浦,通过LBO参量放大,得到了波长从450～750 nm可调、最高单脉冲能量达30 mJ的可调谐皮秒激光脉冲;在红外波段,通过上述方案不仅产生了波长850 nm～3.6μm的皮秒闲频光,而且相继利用Cr:Mg2SiO4和Cr:YAG晶体作为增益介质,获得了中心波长分别在1 280 nm和1 450 mn波段的飞秒激光脉冲.利用Yb:YAG、Yb:GYSO、Nd:GdVO4、Nd:LuVO4等晶体作增益介质,获得了中心波长1 053、1 093 nm的飞秒激光脉冲及912、916 nm的皮秒脉冲.这些具有不同波长特性的超短脉冲激光光源,可望在许多领域获得重要应用.     

利用锁相飞秒激光对碘分子R(59)8-4超精细跃迁的绝对频率测量

介绍了633 nm半导体激光频标系统,高重复频率锁相飞秒激光器系统和绝对频率测量系统的建立以及测量碘分子超精细跃迁绝对频率的系统方案.633 nm半导体激光频标采用三次微分稳频方法,将激光频率锁定在碘分子谱线上,获得0.5 mW的稳频激光输出.飞秒激光稳频系统通过锁相电路将飞秒激光的高重复频率(760 MHz)和初始频率稳定在微波频率标准上,从而得到稳定的飞秒光梳,其稳定度优于6.44×10-13.在此基础上建立了绝对频率的直接测量系统,即利用波长计直接测量光梳的齿数n,并通过拍频法,测出633 nm半导体激光频标与飞秒光梳的差频,从而计算出相应谱线的绝对频率.这样,通过锁相飞秒激光器,建立了微波频率标准到光学频率标准的传递,为进一步的基础研究工作奠定了基础.     

康奈尔大学获得超短紫外光脉冲

美国康奈尔大学一科学家小组已获得脉宽不到0.1 ps的紫外激光脉冲。脉冲的波长范围在315 nm，脉宽窄至43 fs,重复频率100 MHz,功率达20 mW。飞秒激光脉冲已成为研究化学反应之类极短寿命问题的重要工具，飞秒激光对研究高速半导体电子器件和光学器件的动力学过程及最终极限也有重要意义。     

准分子激光低抖动延时同步系统

准分子激光放大技术可将固体掺钛蓝宝石飞秒激光器通过频率转换后得到的小能量深紫外飞秒脉冲放大为大能量深紫外飞秒脉冲。为了满足准分子激光器与固体飞秒激光器之间同步工作的需要,设计了一种准分子激光低抖动延时同步系统。该系统采用现场可编程门阵列(FPGA)数字延时和可编程延时芯片延时相结合的方法,利用时间测量芯片实现对延时时间的闭环控制从而提高系统延时的稳定性,最终实现对外触发脉冲信号的精确延时。验证实验表明，该系统在1～100 Hz频率下运行稳定,输出触发脉冲信号延时范围为56 ns～2.4μs,理论延时步进为10 ps,抖动在±1 ns内,完全满足飞秒激光器与准分子激光器同步工作的需要。     

深紫外飞秒激光脉宽测量

为准确测量193 nm深紫外飞秒激光的脉冲宽度，基于氟化钙的双光子荧光效应，设计并搭建了用于紫外飞秒激光脉冲的脉宽测量系统。双光子荧光信号强度与入射激光光强的平方依赖关系证明了获得双光子荧光信号的可靠性。利用插入法进行了CCD探测系统的数值标定，获得单像素对应的时间尺度为7.35 fs。单脉冲测量下，得到193 nm深紫外飞秒激光的脉宽为476.1 fs，与利用光谱法进行测量计算得到的结果基本吻合。     

用飞秒锁模激光测量光的频率

介绍了2005年诺贝尔物理学奖的获奖工作-用锁模飞秒激光光梳去测量光的频率.飞秒激光光梳技术大大简化了光频的测量.锁模飞秒激光通过光子晶体光纤时,由于自相位调制,在可见光和近红外区能够产生上百万等间隔的梳状频率,其频率间隔等于锁模脉冲的重复率.利用光频梳和倍频技术,把对光频的测量变为对射频的测量,这样就能够很容易地测出光的频率.使得光频测量精度和原子钟精度达到前所未有的高度,从而对物理学和计量学的发展有重要意义.     

深紫外波段光学薄膜研究进展

随着准分子激光、自由电子激光以及全固态深紫外激光等深紫外激光光源的推广应用,近年来,深紫外波段光学薄膜技术得到了快速的发展.综述了深紫外波段增强型铝镜、氧化物薄膜、氟化物薄膜以及氧化物和氟化物的混合薄膜的最新研究进展.     

全固态飞秒激光同步抽运的光学参量振荡器

飞秒光学参量振荡器(OPO)能产生从紫外到中远红外波段的可调谐飞秒激光脉冲,在频率计测、生物医学、大气探测、宽带通信及国防等领域有着广泛的应用。对飞秒钛宝石激光器同步抽运OPO进行了研究,相继实现了波长稳定在1053 nm的高功率飞秒OPO运转。在此基础上,进一步研究了高功率掺镱全固体飞秒激光器同步抽运OPO。结合国内外飞秒OPO的研究进展,对未来全固态飞秒激光器同步抽运OPO的发展进行了展望。     

飞秒光学频率梳在精密测量中的应用

飞秒光学频率梳通过锁定飞秒锁模激光的重复频率和偏置频率至微波频率基准,在时域上得到重复频率稳定的飞秒脉冲激光,在频域上得到频率间隔稳定的激光频率梳。飞秒光学频率梳作为微波频率与光学频率的桥梁,可以实现对激光频率的直接精密计量,同时作为一种有别于传统连续波稳频激光的特殊激光光源,在激光频率标尺、绝对距离测量和精密光谱测量等光学精密测量领域都有着重要应用。综述了飞秒光学频率梳在若干光学精密测量应用中的研究进展、关键技术和研究动向,分析了其在未来光学测量中的重要作用。     

355nm和1064nm全固态激光器刻蚀印刷线路板

采用输出功率8 W的355 am Nd:YVO4紫外激光器和50 w的1064 nm Nd'YAG激光器对覆铜板(CCL)和柔性线路板(FPC)进行了刻蚀实验,研究了激光功率密度、重复频率、扫描速度和单脉冲能量等加工工艺参数对刻蚀质量的影响.实验结果表明,由于铜和聚合物材料对紫外激光有更高的吸收率,紫外波段的激光只需要较低的能量就可以将表面铜层刻蚀完全,并且引起的热作用也较小.相反,红外激光加工最大的优势就是对环氧树脂和聚酰亚胺基板的破坏较小,从而适合于表面铜层的去除加工.与此同时,355 nm紫外激光器由于能快速轻易地将厚聚合物基板分离,更适合于印刷线路板(PCB)的切割成型加工.     

脉冲激光沉积法合成Bi2Ti2O7介电薄膜及其光吸收特性

控制单脉冲能量为350mJ,脉冲频率为5Hz,控制合适的基底温度,利用脉冲激光沉积法制备出Bi2Ti2O7薄膜材料.结果发现,SiO2基底温度控制在500～600℃,均能获得纯的Bi2Ti2O7薄膜.其介电常数约18.2左右,随频率变化比较稳定,介电损耗约0.015左右,并且在紫外波段200～450nm有着较强的紫外吸收能力,有望在微电子器件中获得应用.     

脉冲激光沉积法合成Bi2Ti2O7介电薄膜及其光吸收特性

控制单脉冲能量为350mJ,脉冲频率为5Hz,控制合适的基底温度,利用脉冲激光沉积法制备出Bi2Ti2O7薄膜材料.结果发现,SiO2基底温度控制在500～600℃,均能获得纯的Bi2Ti2O7薄膜.其介电常数约18.2左右,随频率变化比较稳定,介电损耗约0.015左右,并且在紫外波段200～450nm有着较强的紫外吸收能力,有望在微电子器件中获得应用.     

2.4 μm波段全正色散飞秒克尔透镜锁模激光器（特邀）

2 μm波段的飞秒激光光源在高分辨分子光谱学、中红外光学频率梳产生和超宽光谱的中红外光源产生等方面都具有重要的应用价值。Cr: ZnS/ZnSe具有很宽的发射峰,使其成为该波段产生宽光谱短脉冲中红外飞秒激光的重要材料。全正色散锁模的飞秒激光由于更容易实现较短的脉冲宽度与较高的峰值功率而受到青睐。文中在Cr: ZnS上实现全正色散条件下的克尔透镜锁模运转。在5.1 W的泵浦功率下实现波长覆盖范围2.0~2.7 μm,平均功率660 mW,脉冲宽度37 fs的稳定锁模脉冲输出,这是首次在Cr: ZnS中实现全正色散锁模运转的固体激光器。Cr:ZnS 全正色散锁模的飞秒激光器在高分辨分子光谱学、宽光谱中红外光光源产生等方面具有广阔的应用前景。     

不同脉宽激光和频产生蓝色超短激光的模拟研究

为了扩展现有飞秒激光的波段,采用非周期的准位相匹配光学超晶格进行了两束激光的和频研究.光学超晶格的结构由遗传算法根据要求模拟计算得到,在此结构晶体上进行平顶长脉宽激光与飞秒激光和频,可以有效地抑制和频光的脉宽展宽,生成457nm的蓝色飞秒激光.结果表明,该技术提供了一种通过两束不同激光和频产生新波长超短脉冲激光的全新技术方案.     

应用压缩氢的受激喇曼散射实现激光频率宽带调谐

受激喇曼散射(SRS)高功率激光频率转换的重要途径,特别是在近真空紫外波段、近红外、中红外波段更因其具有简便性和高效率而引人注目。由于固体或多数液体对光的吸收和色散,限制了入射光的强度,从而限制了输出的Stokes线及反Stokes线的强度和级数。此外,某些非线性效应较显著的液、固体分子的复杂性,增宽了输出Stokes及反Stokes线的谱线宽度;许多固体和液体的喇曼频移也比较窄,不适合用于频率转换。因此,要利用受激喇曼效应的频移来获得宽范围新波段上的可调谐激光源,往往利用气体中的SRS效应。高压H_2气是有大的     

脉冲激光沉积法合成Bi2Ti2O7介电薄膜及其光吸收特性

控制单脉冲能量为350mJ，脉冲频率为5Hz，控制合适的基底温度，利用脉冲激光沉积法制备出Bi2Ti2O7薄膜材料. 结果发现，SiO2基底温度控制在500～600℃，均能获得纯的Bi2Ti2O7薄膜. 其介电常数约18.2左右，随频率变化比较稳定，介电损耗约0.015左右，并且在紫外波段200～450nm有着较强的紫外吸收能力，有望在微电子器件中获得应用.     

基于色散波的1μm飞秒光纤啁啾脉冲放大系统

飞秒激光在工业加工、激光传感、军事国防、科学研究等领域有着重要的应用前景。报道了一个工作在1μm波段的飞秒光纤啁啾脉冲放大(FCPA)系统。该系统主要包括一个1.5μm全光纤被动锁模光源、一个1μm波段非线性频率转换装置、两级掺镱光纤放大器及一个基于透射式衍射光栅对的脉冲压缩器。掺铒锁模光源中心波长为1.55μm、3dB光谱带宽为12.9nm、重复频率为17.5MHz,经功率放大后注入一段9.5cm高非线性光纤中产生1μm波段色散波,其中心波长为1070nm,3dB光谱带宽为33nm。将此色散波脉冲作为种子源通过声光调制器选频后得到重复频率为1.09 MHz的脉冲输出。随后功率放大至11.4 W,压缩后得到平均功率为7.7 W、10dB光谱宽度为21.4nm、脉冲宽度为270fs、峰值功率为26 MW的飞秒脉冲激光输出。