飞秒相干态相位光谱的原理,技术与应用

凝聚态物质体系中飞秒量级相干态相位特性的研究，无疑是光学瞬态相于过程和相干控制的研究的重要发展方向．最近，由于稳定的飞秒固体激光器的发展，使人们能够在飞秒和亚飞秒尺度研究相干态的相位动力学特性．非线性四波混频（FMM）是用飞秒脉冲研究超快弛豫和相干退相过程最常用的方法，Big。t等人用该法研究了GaAs量子阱中激子相干辐射的超快相位动力学，所测量的FMM信号表明存在非线性的相移．最近，我们用飞秒脉冲对激发半导体GaAs样品，研究了液氦温度下GaAs带边激发的相干瞬态过程，得到了自由感应衰减信号和时间分辨的相位光…     

飞秒脉冲和飞秒级超快过程的自动化相关测量

本文介绍一种飞秒(fs)激光脉冲和皮秒(ps)级至飞秒级超快过程的自动化相关测量技术和装置,并讨论与此有关的若干问题,其中包括因群速度色散引起的脉冲增宽和畸变、啁啾脉冲、相干耦合假像等。该装置应用时间分辨非线性光学相关测量原理和信号差分技术、锁相技术和积分平均技术,可测量物质的瞬态饱和吸收、瞬态荧光、瞬态反射和衍射光谱等,适用于研究凝聚态物质,特别是固态(半导体、金属非线性晶体)的超快速动力学过程,亦可以通过非线性效应,测定晶体材料的某些非线性光学参数。 该装置全部采用国产元器件研制而成。测量的时间分弁为0.7飞秒,重复性误差小于0.5飞秒。从     

飞秒脉冲激光驱动的薄膜中的非平衡态电子弛豫

在飞秒脉冲激光的驱动下 ,使用泵浦 -探测技术测量了复合薄膜 Au- Ba- O的瞬态光学透过率随延迟时间的变化曲线 ,观察到了薄膜对光的吸收迅速增大并在皮秒时间内恢复原状的现象。该现象是薄膜中 Au超微粒子内费米能级附近电子被飞秒激光脉冲激发 ,产生非平衡态电子而经历瞬态弛豫造成的。从理论上给出了复合薄膜中 Au超微粒子的电子声子相互作用常数 g的数值     

我国首例飞秒时间分辨近场光学系统

近年来，随着飞秒脉冲激光技术的发展．飞秒时间分辨光谱技术在纳米材料的载流子弛豫动力学、化学反应动力学、光合作用超快过程等研究领域得到了广泛应用。其中很多研究对象的超快动力学性质具有高度空间依赖性，如纳米材料、量子线、量子点以及光合系统捕光色素复合物等。由于普通的远场飞秒光谱技术受到衍射极限的限制．无法对纳米结构的非均一性所造成的精细结构加以分析．     

时空高分辨飞秒近场光谱学

飞秒激光和近场光学(SNOM)是近年来光科学的两大重要进展．它们分别产生了超快光谱和纳米小尺度光测量两个崭新研究领域．结合飞秒激光脉冲高时间分辨和SNOM小尺度空间光学探测的优势，实现时间和空间小尺度同时测量是进一步发展的趋势．本报告将综述国际在这一方面研究的进展并结合北大的研究工作，讨论这一系统组合存在的小信号探测、脉冲啁啾补偿等困难和问题以及应用和发展前景．     

半导体中超快过程的研究

用飞秒脉冲激光技术研究了半导体中的超快过程．通过用超快光生电压谱对激光激发载流子的动量弛豫过程进行检测,得到在半导体硅中载流子的动量弛豫时间约为70飞秒,该过程与载流子与载流子的散射几率有关;对于锗硅量子点,由于载流子的散射几率下降,使动量弛豫时间增加至130飞秒．用超快反射谱法测量了载流子的能量弛豫过程和扩散过程,用高能量激光激发得到载流子的能量弛豫时间约为几个皮秒,这与载流子与声子的散射几率密切相关;而用低能量激光激发可得到光生载流子的扩散时间约为1百皮秒量级．     

金绿宝石、掺噁嗪、甲酚紫固体膜吸收带失相过程研究和多能级理论解释

在凝聚态物质超快过程研究中所面临的光学跃迁大部分属于宽吸收带中的跃迁,而这种宽带跃迁的失相时间往往是非常短的,过去采用传统的超短脉冲技术探测这类亚皮秒和飞秒时间尸度的超快弛豫过程是相当复杂和困难的,最近几年发展起来的非相干光时延四波混频光谱技术,为利用毫微秒脉冲激光以至于连续激光探测超快地豫过程提供了新的途径,并在诸如固体,金属蒸汽,染料分子等材料的超快过程研究中已经获得了重要的应用。但是,过去     

金属粒子-介质复合薄膜中非平衡态电子瞬态弛豫的研究

利用飞秒脉冲激光和泵浦－探测技术测量了贵金属－介质复合薄膜（Ｃｕ－Ｂａ－Ｏ、Ａｕ－Ｂａ－Ｏ）的瞬态光学透过率随延迟时间的变化曲线，观察到了薄地光的吸收迅速增大并在皮秒时间内的状的现象，该现象是薄膜中超微粒子内费米能级附近电子被飞秒激光脉冲激光，产生非平衡态电子而经历瞬态弛豫造成的，本文从理论上给出了复合薄膜中Ａｕ超微粒子的电子声子相互作用常数ｇ的数值。     

Ag-BaO薄膜的光克尔效应实验研究

Ａｇ－ＢａＯ 薄膜是一种金属纳米粒子埋藏于半导体介质中的薄膜,由于金属纳米粒子与介质间的相互作用,以及纳米粒子的表面效应和量子尺寸效应,使这种薄膜具有独特的光学、电学和光电转换特性．在激光脉冲作用下,它具有多光子光电发射特性,在飞秒超短激光脉冲作用下,它表现了超快时间响应的光学瞬态弛豫．这种薄膜在超快光电子器件中有很强的应用背景． 当激光场作用于材料时,材料的极化强度不再与光波场的一次系数有关,有些材料与二次、三次系数有关,随着非线性光学研究的开展,人们对二阶非线性光学效应了解较多,有关实验方法已…     

非线性激光制造的进展与应用（特邀）

超快激光是指脉冲宽度极窄的激光,其瞬时功率极高,与物质之间的相互作用呈现出非线性、非平衡、多尺度的状态。超快激光具有超快（脉冲持续时间短）、超强（瞬时功率高）、超精细（加工结构精细）等特点,由此实现的非线性激光制造技术可以打破传统微纳制造的局限,实现各类难加工材料和复杂微纳结构的超精细制造,精度可达亚微米至纳米量级,在微光学、生物医学、智能电子器件等前沿领域体现出了独特的应用价值。文中主要聚焦飞秒激光微纳加工技术前沿,简要概括了飞秒激光加工的特点;介绍了飞秒激光加工的主要技术手段,包括飞秒激光直写和飞秒激光并行加工;讨论了飞秒激光加工技术的前沿应用领域,如微纳光学器件、微流体器件、多功能结构化表面、生物医学工程等;最后,对飞秒激光加工制造技术未来的发展趋势和研究方向进行展望。     

飞秒激光整形脉冲激发金膜的超快热弛豫特性

在传统双温模型中引入傅里叶热扩散机制,提出了一种时间序列热弛豫模型。数值研究获得了飞秒激光整形脉冲与金膜作用的跨时间尺度(飞秒纳秒)热弛豫特性及温度场时空进化规律,并获得了双温弛豫周期与整形冲间隔的依赖关系。该研究对于澄清飞秒激光与金属作用的超快热弛豫机制,调控飞秒激光微纳加工中的超快加热过程具有重要意义。     

飞秒激光作用下啁啾镜膜层内损伤相关动力学

光学元器件的激光损伤问题,一直以来都困扰着超强超短激光系统的进一步发展。飞秒激光领域,激光脉冲引起的光学器件损伤主要由材料的本征特性决定。光学材料内的多光子电离、雪崩电离、导带电子弛豫等一系列非线性过程,与材料的激光损伤过程密切相关。利用泵浦探测技术,采用中心波长为800 nm,重复频率1 kHz的飞秒激光脉冲,对Nb2O5/SiO2啁啾镜介质膜的内部与飞秒激光损伤相关的超快动力学进行了研究。发现强的泵浦光脉冲辐照结束后飞秒乃至几十皮秒的范围内,啁啾镜对探测光的反射率有一定程度的下降。反射率降低的主要原因是泵浦光在介质膜的Nb2O5层内激发的大量的自由电子对探测光吸收所致,且该过程对激光诱导损伤过程起主导作用。通过反射率的变化,对其介质膜内导带电子弛豫过程进行探究,测定得到其衰减寿命,分别为1.31、6.88、22.34 ps。     

纳秒和飞秒激光烧蚀单晶硅的超快诊断

为了研究强激光烧蚀单晶硅的超快动力学过程,采用超快时间分辨光学诊断技术,对比研究了纳秒和飞秒脉冲激光烧蚀单晶硅样品表面的动态过程,获得了冲击波、等离子体和物质喷发的产生与演化过程的时间分辨图像.对于纳秒激光,当延迟时间为200ns~300ns时,观察到物质喷发现象出现,此时喷发物为气液混合物,当延迟时间为1060ns时,喷发物为小液滴;对于飞秒激光,当延迟时间为1ns~2ns时,观察到物质喷发现象出现,喷发物为等离子体.结果表明,在样品表面,纳秒激光与飞秒激光烧蚀单晶硅的动态过程有显著的不同,特别是物质喷发时间、喷发物的状态与尺寸;纳秒和飞秒激光辐照单晶硅表面引起的物质喷发都是不连续的,在激光烧蚀单晶硅引起表面物质喷发的过程中,不同的作用时间由不同的烧蚀机制主导.该结果对深入研究激光与单晶硅相互作用机制及激光刻蚀单晶硅等应用有一定帮助.     

中国光学学会第二届全国超快现象学术讨论会将于西安召开

中国光学学会基础光学专业委员会和高速摄影与光子学专业委员会主办的第二届全国超快现象学术讨论会,将于1990年5月在古城西安召开。目前正广泛征文,截稿日期为1990年1月30日(以寄出日邮戳为凭)。征文的內容为:1.超短激光与物质相互作用超快过程研究;2.超短脉冲产生、测量技术研究;3.瞬态光学现象探测技术研究;4.超快时间分辩光谱学研究;5.超快非线性光学效应     

飞秒激光功能扩展及精确控制

近年来飞秒激光技术持续地快速发展，不仅深化着强场物理、超快现象、THz辐射等学科的研究内容，而且也促成了飞秒激光频标测量技术、飞秒激光精密微加工技术、飞秒纳米学、阿秒激光脉冲产生等新学科的出现和重大突破。对于目前飞秒激光所涉及的众多应用研究，通常需要具有特性不同的飞秒脉冲，如强场物理研究突出的是飞秒激光的峰值     

一种可调谐激光感应光栅频域技术的介绍

文中详细价绍了一种近年来在非线性激光光谱学中出现的技术—可调谐激光感应光栅频域技术,该技术是在频率域范围内实施的。在研究物质超快弛豫现象中,它获取的信息和在时间域上的超短脉冲共术获得的信息等价,且在时间分辨率上,该技术不受激光脉宽的限制。尽管人们现在利用对碰脉冲锁模(CPM)染料的激光器和进一步使用脉冲压缩技术已获得飞秒量级脉冲,但把飞秒脉冲用到激光光谱技术上运输还存在很多困难,所以研究和发展激光频域技术是非常重要和必要的。     

关于飞秒近场显微术的研究

简要评述了当前热门研究－飞秒脉冲激光用于近场光学显微镜的研究进展，主要介绍了一种结合飞秒脉冲激光器和近场光学显微镜、具有飞秒时间分辨率和纳米空间分辨率的新型设备，及其在飞秒近场光谱学、超精细修复和加工、微纳米超快开关等多个前沿领域的应用。对可能出现的问题和其发展前景也进行了初步的分析。     

飞秒超快动力学过程及飞秒检测

首先分析了飞秒激光与物质的作用原理和载流子激发,载流子散射和晶格热化等超快动力学过程．接着简要阐述了飞秒波谱检测技术的基本原理和实验装置,并在此基础上分别介绍了瞬态吸收波谱技术、瞬态偏振旋转技术和光子回波技术,结合实例对这些技术进行了分析,最后展望了瞬态动力学研究和飞秒波谱检测技术的应用前景。     

推进飞秒技术极限——啁啾介质反射镜

推进飞秒技术极限──啁啾介质反射镜当今激光物理学主要动向之一是研究和发展飞秒激光源。产生短电磁波的动力来自科学技术诸多领域。超短光脉冲能获得物质状态的“快照”，和随之在微观层次上超快过程的演变。探测半导体载流子动力学、化学键的形成和断裂或生物学光致异...     

激光干涉仪型超快速示波器

激光干涉仪型超快速示波器高福源，陈淑琴（中国科学院上海光学精密机械研究所，上海２０１８００）随着超短激光脉冲技术的发展，产生了飞秒光脉冲，也产生了超短电脉冲，因而需要测量这些脉冲的波形。人们希望能像普通示波器示波显示慢变电信号一样，得到超快示波器来示...