飞秒激光与金膜作用的脉冲累积效应

采用1kHz飞秒激光（脉宽148fs，中心波长775nm）对石英衬底的金膜的烧蚀过程进行了研究．单脉冲与多脉冲的烧蚀阈值可以通过烧蚀点的直径平方与所用的激光能流的关系曲线获得．通过累积能流和烧蚀脉冲数的关系，可以得到金膜的脉冲累积因子．采用飞秒激光加工材料的一些特点可以合理解释单脉冲阈值附近获得的一些实验现象．     

拍瓦级光参量啁啾脉冲放大系统中光参量相位演化研究

在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中,光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置（SILEX-II）的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明,通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs2,三阶色散高达5782 fs3,在未补偿光参量相位的情况下,压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距,补偿了光参量相位的群延迟色散,将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导,同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10～100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。     

基于光子晶体光纤飞秒激光放大器的微纳加工系统

以掺镱大模面积光子晶体光纤(PCF)飞秒激光放大器为光源组建了一套结构紧凑且运行稳定的飞秒激光微纳加工系统,中心波长为1040 nm,重复频率50 MHz,最大平均功率16 W,光栅压缩后脉冲宽度85 fs。利用该套系统在硅片、金属薄膜(Cr膜、Al膜)上演示了微图案的刻划,并与采用重复频率1 kHz的固体钛宝石飞秒激光放大器的加工结果进行对比,发现利用新组建的加工系统进行微纳加工,由于单脉冲能量较小且便于调节,使得刻划微图案时边缘加工效果更容易控制,且避免了加工过程中未加工区域受到的污染,保护了制作衬底。显示了该套系统高重复频率和高平均功率的特性及其在改善微纳加工效果及明显提高加工效率方面的优势。     

球面弯晶成像的优化设计及实验测试

为满足"神光Ⅱ"升级激光装置实验的激光等离子体高空间分辨和窄带宽的精密成像诊断需求,本文研究球面弯晶单色成像技术,并对其进行优化设计及实验验证。首先,使用光线追迹方法分析了成像像距、布拉格角、背光源尺寸等成像系统参数对球面弯晶成像性能的影响,分析了设计参数的变化对成像空间分辨能力的影响,并在X射线管上开展了测试验证实验。研究结果表明:二维成像时,在等分辨成像像距处可以获得较好的成像结果,增大布拉格角可以抑制像差进而提高成像质量,更小的背光源尺寸也有助于提高成像的空间分辨率。测试实验获得了清晰的网格背光成像,成像结果与预期相符,空间分辨率优于14μm。这一工作有助于球面弯晶成像系统的优化设计及其在激光等离子体精密诊断中的应用。