欧洲科学家创造史上最短的激光脉冲

德国马克斯一玻恩非线性光学与短脉冲光谱学研究近发表公报说,该机构科学家与奥地利同行共同创造了出现时间仅为12阿秒的激光脉冲,打破了最短暂激光脉冲的世界纪录。     

高功率短脉冲激光照射下冷冻生物组织内热传导的实验研究

本文采用响应时间为1μs的超小型薄膜铂热电阻温度计及日本YOKOGAWA DL2700高速数字示波器,对微秒量级脉冲激光照射下冷冻生物组织内的热传导进行了实验研究。结果发现,在激光脉宽较短时,在冷冻组织内观察到了非傅里叶导热现象。脉宽越小,组织厚度越薄,非傅里叶导热特征越明显。而功率密度和光斑直径只影响温度上升的高低,对是否会出现非傅里叶导热没有影响。     

脉冲激光辐照下金属/液体结构温度变化初探

通过1053 nm重频脉冲激光辐照铝合金板和铝合金/水结构实验,初步研究了水的存在对铝合金板温度变化的影响。采用有限元方法,计算了脉冲激光辐照下铝合金板和铝合金/水结构中的温度场变化。数值结果和实验结果基本相符,水的存在加速了热扩散,延缓了铝合金板的温升。     

超短脉冲激光加工碳纤维复合材料研究进展

超短脉冲激光加工作为一种非接触式的特种加工方法,利用高功率密度的聚焦激光束烧蚀碳纤维增强复合材料(CFRP)表面,实现高精密加工,有望解决传统机械加工工艺造成的刀具损坏、残余应力和表面质量差等问题。因此,本文综述了近些年超短脉冲激光加工CFRP的研究进展。首先梳理了超短脉冲激光加工CFRP的加工机理,其中包括了材料去除机理、相互作用过程机理和对激光的吸收与反射机理。其次,着重阐述了热影响区和锥度这两类缺陷,分析了缺陷的形成原因,并提出了相应抑制方法。本文对超短脉冲激光加工CFRP的理论研究具备一定借鉴意义。     

脉冲激光导致水光学击穿阈值计算的简化模型

通过对自由电子密度速率方程的简化,得到了计算光学击穿阂值的解析式。将计算结果与波长分别在可见光和近红外波段,脉宽分别为纳秒、皮秒和飞秒的激光脉冲在纯净水和含有杂质的水中实验测量的击穿阈值做了比较,吻合较好。对于纳秒激光脉冲。在纯净水中多光子电离提供初始电子,随后雪崩电离很快在电离的过程中占主导地位。对于短脉冲,多光子电离作用显得尤为重要,并且在击穿的过程中复合损失和碰撞损失对击穿阈值的影响逐渐消失。     

脉冲激光沉积制备Ge纳米薄膜的研究

利用脉冲激光沉积(PLD)技术,在Ar环境下于Si基片上制备出Ge纳米薄膜.用X射线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)观测了薄膜的微观结构和形貌,分析了它们随激光能量密度和衬底温度的变化情况.结果表明:Ge薄膜在室温下即可以结晶,其平均品粒尺寸随脉冲激光能量密度的增大而增大.当脉冲激光能量密度为0.94 J/cm2时,所制备的薄膜由约13 nm的颗粒组成;当脉冲激光能量密度增大为1.31 J/cm2时,颗粒的平均尺寸增大为56 nm,凡薄膜表面变得比较均匀.此外,当衬底温度从室温升到450℃过程中,晶粒平均尺寸随温度升高而增大.在实验基础上,对薄膜的生长机理进行了分析.     

AlCl_3水溶液和混合溶液中Al元素的双脉冲激光诱导击穿光谱

利用自建的液相射流和双脉冲激光诱导击穿光谱技术(LIBS)实验装置,测定了AlCl3水溶液和混合溶液中Al元素的单脉冲和双脉冲激光诱导击穿光谱,给出了单、双脉冲下的最优LIBS实验参数,在最优化实验条件下,得到AlCl3水溶液和混合溶液中Al元素质量分数的单、双脉冲LIBS检测限分别为26.79×10-6、28.85×10-6和11.93×10-6、14.46×10-6,双脉冲LIBS检测灵敏度比单脉冲明显提高。     

液体中Cu元素双脉冲激光诱导击穿光谱测量研究

为了研究液体中重金属元素的双脉冲激光诱导击穿光谱,通过双脉冲激光诱导击穿光谱(Double pulse laser induced breakdown spectroscopy,DP-LIBS)技术,对竖直流动的CuSO_4水溶液样品中Cu元素激光诱导击穿光谱的特性进行测量和分析。实验中使用两台532 nmn Nd:YAG激光器作为激发光源,等离子体信号通过光栅光谱仪和CCD进行采集。实验考察了DP-LIBS积分延时、激光脉冲间隔等参数对LIBS信号的影响。研究结果表明Cu元素双脉冲激发时的等离子体特征谱线发射强度是单脉冲激发时特征谱线发射强度的2倍左右,信噪比约为3.3倍,当两束激光脉冲间隔2~3μs时,谱线发射强度有最大增强,最后由定标曲线拟合结果得到Cu元素在双脉冲检测限为9.87 mg/L,比单脉冲LIBS提高了约6倍,实验结果为双脉冲LIBS技术应用于水体中重金属快速检测提供了依据。     

液体中Cu元素双脉冲激光诱导击穿光谱测量研究

为了研究液体中重金属元素的双脉冲激光诱导击穿光谱,文章通过双脉冲激光诱导击穿光谱(Double Pulse Laser Induced Breakdown Spectroscopy)技术,对竖直流动的CuSO4水溶液样品中Cu元素激光诱导击穿光谱的特性进行测量和分析。实验中使用两台532nm Nd:YAG激光器作为激发光源,等离子体信号通过光栅光谱仪和CCD进行采集。实验考察DP-LIBS积分延时、激光脉冲间隔等参数对LIBS信号的影响。研究结果表明Cu元素双脉冲激发时的等离子体特征谱线发射强度是单脉冲激发时特征谱线发射强度的2倍左右,信噪比约为3.3倍,当两束激光脉冲间隔2~3μs时,谱线发射强度有最大增强,最后由定标曲线拟合结果得到Cu元素在双脉冲检测限为9.87mg/L,比单脉冲LIBS提高了约6倍,实验结果为双脉冲LIBS技术应用于水体中重金属快速检测提供了依据。     

1064nm脉冲激光用于减胎手术的实验研究

针对近年来多胎妊娠发生率的提高,以及目前普遍实施的减胎手术存在一定的弊端,提出了一种新型安全可靠,简单快捷的减胎手术的方法。即利用1064nm的脉冲激光作用于胚胎组织产生的光致破裂效应造成胚胎瞬间死亡,从而达到减胎的目的。实验中利用牛肌肉组织及小鼠作为实验对象,采用脉宽为8ns、脉冲能量为60～100mJ、重复频率为1～10Hz可调的1064nm激光脉冲作用于样品,可造成直径约1mm、深度约4mm的孔状损伤,证实了该方法用于减胎手术的可行性。     

美军研制新型脉冲激光致盲器

据《新科学家》杂志网站报道,美国五角大楼正致力于研制一种新型激光致盲武器,希望能够在迫使汽车司机停车的同时又不伤害他们的眼睛,以防止对平民误伤事件的发生。     

激光脉冲串对电荷耦合器件积累损伤效应研究

为了研究激光脉冲串对光电系统的损伤和致盲机理,开展了重频纳秒激光对黑白行间转移相机电荷耦合器件的损伤实验研究。实验结果表明:存在两种积累损伤效应机理,多个脉冲到达CCD靶面同一位置的损伤或致盲具有积累效应,多个脉冲积累损伤能够显著降低线损伤和全靶面损伤阈值,降低程度与脉冲个数、激光到靶能量密度有关。致盲机理与单脉冲致盲机理相同,均表现为器件垂直转移电路间及地间的短路;而激光脉冲串到达CCD靶面的不同位置也能够实现器件的功能性失效,其机制与单脉冲损伤显著不同,仅表现为线损伤的叠加,并未造成器件电路紊乱,功能性损伤阈值即对应线损伤阈值660 mJ/cm2,而小于单次致盲阈值1 500~2 200 mJ/cm2。     

脉冲YAG激光对小儿耳鼻咽喉常见病治疗效果及其作用机理的探讨

应用脉冲ＹＡＧ激光对７２６例小儿耳鼻咽喉炎性疾病进行了治疗，有显著疗效者占１００％。治疗后，血清免疫球蛋白ＩｇＡ，ＩｇＧ，ＩｇＭ分别从治疗前的０．７７４±０．２５８１，６．９７４±２．６６８９，０．９６６２±０．３６９增加到１．２３７２±０．６５４２，１０．０１８±２．０４２，１．２６０９±０．２５０３，升高明显。（Ｐ＜０．０１）激光照射金葡菌，大肠埃希氏菌，Ａ－链球菌后，菌落数减少，超微结构示大肠埃希氏菌，金葡菌的胞壁和质膜破裂，基质成份外溢，电子密度浅亮。结果表明脉冲ＹＡＧ激光治疗耳鼻咽喉炎性疾病具有安全有效、易于操作的特点。它不仅能直接杀灭病原菌，且能增强病人的免疫功能。     

组织表面附着水膜层对脉冲CO_2激光骨硬组织消融的影响

评估组织表面附着水膜层对激光骨硬组织消融效果的影响。以新鲜离体牛胫骨组织为实验样品,置于速度为12 mm/s的一维电动平移台上,分别在有附着和无附着水膜层情况下使用脉冲CO2激光进行垂直照射,来回扫描5次。激光波长10.64μm,脉冲频率60 Hz,能量密度范围18~84 J/cm2,光斑直径400μm,水膜层厚度0.4 mm。辐照后,利用体视显微镜和扫描电镜(SEM)观察消融凹槽表面形貌改变和微结构变化,利用光学相干层析成像(OCT)技术测量消融凹槽深度。结果表明,组织表面附着水膜层可减少激光骨消融过程产生的碳化和热损伤,有利于清洁消融凹槽,且辐射曝光量为50 J/cm2和70 J/cm2时附着水膜层可提高消融速率。     

1.06m脉冲激光对TDI-CCD的干扰实验研究

为了有效对抗时间延迟积分电荷耦合器件成像设备的干扰,采用脉宽为10ns、波长为1.06m的脉冲激光对其进行了干扰实验。分析了干扰现象与机理,采用数字图像处理方法测量了饱和阈值。结果表明,当激光能量密度为1.33mJ/cm2时,时间延迟积分CCD达到饱和;提高激光重复频率可以取得更有效的干扰效果。     

美科学家开发出使用激光脉冲扫描淋巴癌的声光新技术

如何检测出淋巴癌一直是病理学界的一个难题，病理学家们目前需要使用多种复杂的方法来进行检测，即便如此，检测的过程依然像是大海捞针一样困难。不过。最近美国密苏里大学的科学家们开发出了一种使用激光脉冲来扫描淋巴癌的声光新技术，这种技术的原理是利用淋巴癌中的恶性黑素瘤易于与激光脉冲发生反应的特质，它们吸收脉冲后体积会因温度变化而快速膨胀和缩小．     

脉冲激光沉积制备TiN/AlN多层膜的变形机理研究

本文采用纳秒脉冲激光沉积法在单晶硅试样表面制备了调制周期为20nm和200nm的TiN/AlN硬质多层膜,通过有限元模拟和纳米压痕方法研究了调制周期对多层膜的开裂机理的影响。结果表明:调制周期200nm时,载荷致使能量表层积累形成应力集中,一定程度后界面应变梯度劣化促使界面裂纹萌生、扩展。载荷继续增加后,主裂纹沿纵向扩展,其两侧也形成新的应力集中区,原有应力释放。薄膜应力近表层的应力集中超过多层膜的强度极限时,多层膜表层发生开裂。调制周期20nm时,加载诱导应力沿着AlN软膜向多层薄膜内部传递,能量在纵深方向累积储存,直至超过薄膜的屈服极限时,多层膜内部损伤失效。     

瞬时强激光脉冲技术拍摄到电子运动图像

据国外媒体报道．由于电子的运动速度极快，过去要完整地拍摄电子的运动情况几乎是一件不可能完成的任务。但瑞典的科学家们近日通过一项最新研发的技术，首次成功地拍摄到电子运动的连贯影片。     

准分子脉冲激光沉积法制备的ZrO2薄膜结构和电学性能的研究

采用准分子脉冲激光沉积法 (PLD)分别在Pt/Ti/SiO2 /Si和SiO2 /Si衬底上制备了ZrO2 薄膜 ,采用扩展电阻法 (SRP)研究了薄膜纵向电阻分布 ;采用X射线衍射法 (XRD)研究了衬底温度对ZrO2 薄膜结晶性能的影响 ;精确测试了薄膜的表面粗糙度 ;讨论了薄膜结晶性能与其电学I V特性之间的关系。     

不同水辅助方法对高温合金飞秒激光逐层逐圈切孔质量的影响

主要研究了水基和水膜辅助这两种不同水辅助方式对飞秒激光高温合金逐层逐圈切孔质量的影响,对比分析了不同水辅助方式下激光脉冲重复频率变化对微孔出入口孔径、锥度、内壁形貌和内壁粗糙度的影响。实验结果表明:水基和水膜辅助均可以改善飞秒激光制造微孔的质量,微孔锥度减小,微孔内壁粗糙度减小,且水基辅助的改善效果更明显。当激光脉冲能量为80 μJ,脉冲重复频率在100 kHz左右时,水基辅助飞秒激光制孔可以获得较好的孔内壁质量,同时相比于空气中孔的锥度减少18.04%。随着激光脉冲重复频率的增加,两种水辅助条件下微孔的出入口孔径和锥度均先减小后增大,其中水基辅助下的微孔内壁粗糙度数值变化不大,水膜辅助下微孔内壁粗糙度数值不断增加。实验结果为优化水辅助飞秒激光制孔工艺提供了参考。