近红外超快强激光在LiF晶体内空间选择性诱导产生色心

通过显微镜聚焦近红外超快强激光作用在垂直于激光束移动的LiF晶体样品上，在LiF晶体中连续地诱导产生色心。以一定的间隔．反复移动该激光束的焦斑可在LiF晶体内空间选择性地诱导产生稳定的色心区。测定了不同条件下形成的色心区的吸收光谱，结果表明用近红外超快强激光可在LiF晶体中诱导产生具有激光效应的色心。     

超快激光照亮通向量子计算机之路

对于建造量子计算机的研究人员来说，速度十分重要。科学生成的量子数据比特仅持续十亿分之一秒（即纳秒）。该持续时间太短，不能做任何有意义的计算。但是加里福尼亚和宾夕法尼亚的一个研究组已找到解决这个时间难题的方法。在通向生产能在几秒钟内完成最先进超级计算机也要花很长时间才能完成的计算机方面，他们的工作完成了小的、但很重要的一步。物理学家D.Awschalom和他在圣巴巴拉加州大学及宾夕法尼亚大学的同事们报道了一个超快操纵处理量子数据的新方法。用三个一组的极短激光脉冲，设法将量子数据比特压缩为100fs。这样的速率，…     

飞秒激光辐照下金属薄膜材料的热力响应

考虑到金属材料热导率、弛豫时间、电子-晶格耦合系数等热力学参数随温度非线性变化因素的影响,运用具有人工粘性和自适应步长的有限差分算法,数值求解了飞秒激光辐照金属薄膜的超快热弹性模型,分析了飞秒激光辐照200nm铜膜时温度场和应力场的变化规律。结果表明：电子热导率和电子-晶格耦合系数对温度场变化有较大影响;在超快加热早期,热电子崩力在金属薄膜表面附近迅速达到峰值,后期急剧减小的热电子崩力和逐渐增大的晶格温度梯度共同决定了薄膜体系中应力场的变化。     

纳秒激光诱导熔石英玻璃损伤的超快诊断

采用超快时间分辨的光学诊断技术,研究了Nd:YAG脉冲激光分别烧蚀熔石英样品后表面和体内的动态过程,获得了冲击波和等离子体演化过程的时间分辨图像。结果表明,在样品后表面,激光与材料作用产生了多个在体内传输的冲击波,冲击波传播到样品前表面时会发生反射;在样品体内,激光与材料作用产生了等离子通道,在激光焦点处和自聚焦处产生了较强的微爆点。实验还发现,冲击波在界面的反射波和反射剪切波强度与冲击波入射角有关,不同冲击波的传播速度不同。     

飞秒激光在超快过程中的应用研究

认识微观世界的超快过程是为了认识真实世界,超快激光技术是研究会眼快过程的必要条件,本文阐述了近年来飞秒激光在有代表性的超快过程中的应用目的、应用必要性,应用实现方法和结果以及应用进展等。     

以超快激光揭露慢电子详情

荷兰原子与分子物理研究所的Anouk wetzels借助超快激光．使慢电子的波函数可视化。此函数描述电子如何围绕原子核运动。Wetzels的技术使之可以直接看见原子甚至分子的波函数。     

飞秒激光诱导Si表面周期条纹结构形成的超快成像研究

正飞秒脉冲激光出现以后,飞秒激光与物质相互作用得到了广泛的研究,出现了许多新现象、利用飞秒激光照射半导体材料表面,形成了周期远小于激光波长的纳米周期结构。建立了飞秒激光超快成像系统,直接观察到了飞秒激光诱导Si表面周期条纹在3 ns时间范围内的演化过程。将一束800 nm、50fs的线偏振飞秒激光分成两束,其中一束照射Si表面诱导产生周期条纹结构;另一束光经透镜会聚至水中产生脉宽约为1 ps的白光,利用此白光作为光源对周期条纹结构成像。改变两光束间的延迟时间,可得到飞秒激光诱导周期条纹结构在不同时间尺度的图像。通过观察发现,当激光脉冲能量大于材料单脉冲烧蚀阈值时,经3个飞秒脉冲照射后,能够产生规则的周期条纹结构,条纹垂直于激光偏振方向,周期约为500 nm。在时间尺度上,800 nm飞秒脉冲照射后,材料表面反射率增强,说明由于飞秒脉冲照射激发了材料表面等离子体的产生。约20 ps后,条纹开始出现;之后随着条纹长度、深度的增加,约70 ps后,能够观察到较清晰的周期条纹;经比较,在飞秒脉冲照射后约600 ps时,周期条纹形状与材料表面凝固后所产生的条纹结构基本相同。这一研究对飞秒激光诱导表面周期结构的形成机理具有重要的意义。     

激光诱导Ti-6Al-4V钛合金表面着色研究

针对目前关于激光着色的呈色机理解释尚未形成统一定论,还存在些模糊的问题,拟进一步研究呈色机理。为此,本文基于Nd∶YAG纳秒激光器在钛合金表面进行激光着色试验,在不同扫描速度下得到了黄色、橙色、蓝色样本;利用构建的空气-氧化膜-钛合金基底的三层结构模型,从反射率及颜色参数两个方面分别对实验样本与理论模型的结果进行了对比,验证了不同颜色的形成是由于干涉作用引起的,而最外层氧化膜的厚度决定了干涉的效果;从着色机理方面对不同颜色样本的着色效果及三维微观形貌进行了分析;对钛合金激光着色加工,具有一定的指导意义。     

皮秒激光功率变化对激光诱导晶体硅变化的影响

为了深入了解皮秒激光烧蚀对晶体硅所造成的影响,使用不同平均功率下的皮秒脉冲激光辐照晶体硅,然后使用X射线光电子能谱仪和透射电子显微镜,分别对被烧蚀晶体硅的化学成分与微观组织结构进行观察与分析。研究发现:随着激光脉冲平均功率的增加,烧蚀产物中晶体硅的相对含量不断下降,而SiO2的相对含量则逐步上升;与此同时,材料的无定形化程度也随之加剧。最终认为:因激光脉冲平均功率增加而逐渐升高的激光能量密度是诱导上述实验结果出现的主要原因,并最终不断扩大并加剧着材料所受到热与机械损伤的范围与程度。     

超快泵探针对GaAs中X射线诱导的瞬态光学反射率变化的探测

理论估算并实验验证了在X射线脉冲激发下低温砷化镓的光学折射率调制特性。泵浦-探针实验表明,低温砷化镓中存在的高密度复合缺陷大大减小了载流子寿命,使超热电子的弛豫时间小于110-12 s,载流子的复合时间小于 210-12 s,折射率的扰动时间约为210-12 s。通过理论分析,给出了自由载流子和俄歇效应对该弛豫过程的定量估算,与实验结果吻合较好。该研究表明低温生长砷化镓是一种有效的可用于单次瞬态皮秒时间分辨X射线探测的材料。     

Ultrafast optoelectronic switching in CdS

Optoelectronic switching in CdS is described. The time behaviour of the switched pulse shows a fast decay of about 500 ps and a long slope of more than 3 ns in dependence on the excitation energy. Measuring the switching efficiency of the CdS switch, it was pointed out that one-proton excitation takes place. The switching efficiency as a function of the applied voltage was studied up to 400 V.     

超快激光在光波导阵列中的传输

超短脉冲激光在光波导阵列中传输产生的非线性折射率通常会导致功率的局域化,而逐渐形成孤子,本文通过耦合模理论模拟发现,功率局域化的主要条件依赖于波导折射率差,当波导折射率差较小时,随着非线性折射率的增加会出现反局域化的现象。进一步分析发现,波导阵列初始折射率差、非线性折射率差和最大耦合常数对应的饱和折射率差之间的关系决定了局域化和反局域化过程。用高重复频率飞秒激光光刻波导技术制作了波导阵列,注入低重复频率的飞秒激光,引入非线性折射率,观察到局域化和反局域化过程。     

Ultrafast pulse generation in photoconductive switches

Carrier and field dynamics in photoconductive switches are investigated by electrooptic sampling and voltage-dependent reflectivity measurements. We show that the nonuniform field distribution due to the two-dimensional nature of coplanar photoconductive switches, in combination with the large difference in the mobilities of holes and electrons, determine the pronounced polarity dependence. Our measurements indicate that the pulse generation mechanism is a rapid voltage breakdown across the photoconductive switch and not a local field breakdown     

Ultrafast soliton-trapping AND gate

An ultrafast, all-optical, soliton-trapping AND gate that consists of a birefringent optical fiber followed by a frequency filter is demonstrated. The gate is sensitive to the timing of the input pulses and provides an output with a large energy contrast. The performance of the gate is characterized by varying the total input energy, the ratio between the energies of the two input pulses, and the arrival-time difference between the input pulses. It is shown that the gate efficiency (characterized by its ON-OFF contrast ratio) increases with increasing pulse energy up to the limit where Raman effects become dominant in the fiber, and the optimal performance of the gate is obtained with two input solitons having equal energies. The gate efficiency degrades with increasing difference of arrival time of the two input pulses, but a contrast ratio of 5:1 can still be obtained for a full pulse width of timing mismatch. The experimental results are in agreement with numerical simulations using the coupled nonlinear Schrodinger equations     

Ultrafast Measurement on NBTI

We combine customary pulsed $I$– $V$ setup with a simple linear drain–current correction method to provide a possible standard for NBTI characterization. The method is implemented using standard equipment and yet is able to achieve sub-100-ns delay, the shortest reported to date for a wafer-level setup. Unlike the ramped-voltage method for which synchronization of the gate and drain waveforms is critical, relative delay between the gate and drain signals is not a concern in our case since measurement is made during quasi-steady state. For the present setup, gate and drain signals are shown to “stabilize” after $sim!hbox{50}$ ns (upon switching) for a gate capacitive load of 1.5 pF (equivalent to $sim!hbox{80} $ devices used in this letter), rendering parallel testing possible using a single gate voltage source. Extension of the method for direct threshold voltage extraction by the constant subthreshold drain current approach is also discussed.      

Ultrafast gain dynamics in InAs-InGaAs quantum-dot amplifiers

The ultrafast dynamics of gain and refractive index in an electrically pumped InAs-InGaAs quantum-dot (QD) optical amplifier are measured at room temperature using differential transmission with femtosecond time resolution. Both absorption and gain regions are investigated. While the absorption bleaching recovery occurs on a picosecond time scale, the gain compression recovers with ~100-fs time constant, making devices based on such dots promising for high-speed optical communications