飞秒激光在工业加工、精密测量、****、科学研究等领域具有广阔的应用前景。报道了基于光谱控制与色散优化的高功率、高脉冲质量飞秒啁啾脉冲放大系统。利用与压缩器色散量相匹配的色散可调啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)作为展宽器,通过微调CFBG色散量补偿系统的残余色散使整个系统的净色散趋于零;同时引入光谱滤波等手段,保证入射到主放大器之前的脉冲光谱形状不发生畸变,避免了放大过程中脉冲质量的劣化。最终获得了重复频率为50 MHz、平均功率为24 W、脉冲宽度为198 fs的高脉冲质量飞秒激光输出。

采用数值模拟的方法, 研究了周期性光谱调制对飞秒脉冲自相似放大的影响。构建了叠加光谱调制的飞秒脉冲自相似放大的理论模型, 分析任意相移量、调制深度和调制周期等参量变化对自相似放大系统的影响。结果表明, 任意相移量虽然会改变被调制后光谱具体形状, 但不会影响自相似放大的时域结果; 调制周期较大时, 子脉冲和主脉冲重叠, 对自相似放大过程和结果造成一定程度的破坏; 调制周期较小时, 主脉冲独立放大, 基本不会被子脉冲影响, 这一结论在调制深度改变时依然成立。

采用光纤啁啾脉冲放大技术,搭建了基于负三阶色散补偿的高功率、高脉冲质量全光纤飞秒激光放大系统。利用保偏大模场双包层掺镱光纤作为增益介质,负三阶色散光纤和普通保偏单模光纤作为混合型光纤展宽器,在实现时域展宽的同时,对放大系统中的正三阶色散进行预补偿,从而获得高质量、高功率的激光脉冲输出。在实验中使用混合展宽器和1200 line·mm ^-1光栅对作为压缩器,使系统的净三阶色散量趋近于零,最终获得了重复频率为111 MHz,放大后输出平均功率为8.5 W,中心波长为1035 nm,去啁啾后脉冲宽度为217 fs的高脉冲质量飞秒激光输出。

地质过程的复杂性造就了地质样品宏观和微观特征的不均一性, 这些地质样品的不均一特征可以通过光谱学分析技术予以有效的揭示。 研究以钦杭成矿带南段金山银金矿床的矿石与围岩样品为例, 开展了基于X射线荧光光谱（XRF）和等离子体质谱（ICP-MS）分析技术的宏观地球化学特征和基于拉曼光谱（Raman）分析的微区特征分析。 宏观地球化学分析结果表明, 矿石与围岩的主量元素组成差别较大, 但稀土元素配分模式和微量元素分布模式基本相似, 这反映微量元素和稀土元素在成矿作用过程中表现出了较高的地球化学稳定性。 关于石英的拉曼分析结果显示, 矿石的石英存在507 cm-1附近的峰位, 而围岩样品均没有出现, 这应该反映了二者结晶过程中具有不同的温度和压力等条件并导致石英结构存在差异, 该拉曼位移的存在与否构成了成矿过程相关地质作用的判别标志。 矿石与围岩中石英463 cm-1附近拉曼位移的半高宽（FWHM）及拟合峰积分强度比对结果显示, 矿石样品中石英结晶程度与有序度明显优于围岩样品中石英, 这反映了成矿过程中热液活动对石英微观结构的改造。 围岩中石英受后期热液影响大, 部分成矿物质源于热液从围岩中带出, 且成矿流体存在多期性, 不同阶段矿物结晶程度不同, 从而造成了特征拉曼位移FWHM值的不同。

云开地块西南缘的庞西垌复式岩体由外而内、 由上而下依次为花岗片麻岩、 片麻状花岗岩和花岗岩, 即由高级变质岩渐变过渡至岩浆岩。 X射线荧光光谱、 等离子体质谱对三类岩石的分析结果表明, 三类岩石皆属于过铝质岩石系列, 造岩组分和微量元素具有渐变过渡的特征。 在花岗片麻岩演化为花岗岩的熔融、 分异过程中, Al2O3, CaO, MgO与TiO2等造岩组分含量逐渐增高, SiO2含量逐渐降低;稀土元素总量整体升高, 稀土元素中轻稀土含量逐渐增高, 而重稀土含量逐渐降低, 显示出轻重稀土分异增强的特征, 在多期演化过程中, 形成了具有亲缘演化基因的庞西垌花岗质岩石系列。 这表明云开地块表变质壳岩石的重熔可能是花岗质岩石的重要成因。 其演化机制可能是, 表壳岩石在发生熔融之后SiO2最先脱离母岩不断熔出, 重稀土可能随着SiO2熔体逐渐向上富集;而Al2O3, CaO, MgO, TiO2以及轻稀土相对SiO2则向下富集。

云开地块西南缘飞鹅岭矽卡岩型铅锌多金属矿床近矿围岩、 隐伏岩体、 内矽卡岩、 外矽卡岩和矿体中石英、 方解石的拉曼光谱及红外光谱分析结果表明, 与隐伏岩体中新生石英相比, 近矿围岩、 内矽卡岩和外矽卡岩中的α-石英有不同程度向对称性较低的石英转变的趋势; 从近矿围岩→隐伏岩体→内矽卡岩, 石英的结晶度和有序度在逐渐升高, 外矽卡岩中石英的结晶度和有序度存在明显差异。 石英这种微观结构的变化与矽卡岩成矿过程的多阶段演化密切相关, 近矿围岩、 内矽卡岩和外矽卡岩的石英受热液流体和温度的影响易产生重结晶、 结构调整作用。 在同一样品中, 结晶较早呈半自形-自形晶的方解石具有较高的结晶度和有序度, 相反, 结晶较晚呈半自形或它形的方解石具有较低的结晶度和有序度。 外矽卡岩中方解石晶体包含有二氧化硅杂质, 而内矽卡岩和矿体中方解石较为纯净。 其原因应与矽卡岩形成阶段相关, 早-晚期矽卡岩阶段处于较高温环境下, 活跃的含二氧化硅流体容易进入方解石晶体内, 相反, 晚期硫化物阶段处于较低温环境下, 最晚结晶的方解石较为纯净。 因此, 石英和方解石的谱学特征反映了矽卡岩型矿床成矿的多阶段演化过程。