二氧化钒薄膜在光的照射下, 会从绝缘体相变为金属, 伴随有电导率的剧变, 该现象称之为光致绝缘体-金属相变。 二氧化钒薄膜的这种相变对于太赫兹波段的调制器或者其他功能器件有重要应用。 利用太赫兹时域光谱技术研究了二氧化钒薄膜光致绝缘体-金属相变前后的透射光谱变化, 分析了该薄膜的这种光致相变在太赫兹波段的特性。 实验中二氧化钒薄膜相变成金属的过程分别通过连续激光照射和飞秒激光照射实现。 两种照射方式下, 均观察到了明显的太赫兹波形变化, 并且随着照射光功率的增大, 信号的幅度衰减以及时域波形畸变逐渐加剧。 进而通过对透射太赫兹时域信号的傅里叶变换光谱分析发现, 在照射光功率增加时, 不但该薄膜的透射光谱幅值在下降, 而且其谱线形状也在随之改变, 其原因为二氧化钒薄膜的色散特性在光照条件下逐渐趋向金属性所致。 为清晰的描述光致相变的色散特点, 用二氧化钒薄膜光照前后透射光谱的幅度差定义了透射率调制函数来描述上述现象。 在透射率调制函数曲线上, 能够明显的看出二氧化钒的这种光致相变在太赫兹波段具有强烈的频率相关性质, 并且随照射光功率变化呈规律性演化。 进一步对比发现, 虽然连续光和飞秒激光照射方式都能引发光致相变, 但在同样透射光谱情况下, 对应的激发光功率存在明显不同, 对这两种照射方式下的相变效率差别进行了分析和讨论。

基于Fourier变换的传统太赫兹时域光谱分析技术从不同长度的太赫兹信号中产生了不一致的光谱结果, 增加太赫兹时域采样长度又会造成光谱的干涉, 不利于太赫兹光谱测量的研究和应用. 应用小波变换方法对太赫兹波谱作时间—频率联合分析, 将不同时刻的太赫兹波谱展开到二维的时间-频率平面, 消除了光谱分析的不一致性和光谱干涉的影响.

Conventional analytical methods in the wavelet domain are used to present an analysis of terahertz (THz) waveguide modes. To obtain THz radiation pulses passing through a waveguide, we build a simple experimental system with a 5-mm-long, 230-\mum-inner-diameter stainless steel waveguide. The single-mode guided signal from the experiments and the multi-mode signal of a similar THz waveguide reported in the literature are analyzed using the continuous wavelet transform (CWT). The results demonstrate that analyzing THz waveguide modes in the wavelet domain not only possesses all the functionality of the traditional THz time-domain spectroscopy (TDS) data processing but also has the ability to unscramble quantitatively and intuitively detailed information about the target samples, such as mode type, cut-off frequency, amplitude distinction, and group velocity.

光子晶体光纤(PCF)呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性：可灵活设计的色散特性、增强的光学非线性特性、在极宽谱带内单模传输特性和增强的双折射特性等, 使其从一出现便受到了广泛关注并成为近年来光学与光电子学研究的一个热点, 在飞秒激光技术中得到了广泛的应用并极大地提高了锁模光纤激光器的输出水平。尤其以掺增益介质的双包层光子晶体光纤为代表的新型光纤激光技术的出现极大地推动了飞秒激光技术的普及化。阐述了近年来基于光子晶体光纤的飞秒激光振荡器、放大器方面的研究进展及其前沿应用。

旨在将飞秒激光脉冲序列视为对连续光的周期抽样结果,分析飞秒激光脉冲序列作为光镊光源捕获电介质微粒时产生的横向光学力,并给出受光微粒所受横向光学势阱力的理论模型及计算公式.数值计算结果表明,飞秒激光脉冲所产生的横向光学力能抵消由于布朗运动引起的微粒中心偏移的影响,实现对微粒的稳定束缚.

光镊已成为捕获和操纵微米尺度粒子和生物细胞的有效手段,而目前常用的光镊光源为连续激光或长脉宽的脉冲光。提出飞秒激光光镊的概念,将飞秒激光序列脉冲视为对连续光的周期抽样,借助于连续光光镊的分析方法,建立了飞秒激光光镊对电介质微粒产生的轴向光学力的理论模型。给出影响捕获微粒的主要因素,指出存在最佳束腰半径和被捕获粒子半径。数值计算结果表明选取合适的飞秒激光脉冲能量、束腰半径、脉冲波长以及微粒与周围媒质的相对折射率,微米尺寸的微粒完全能被飞秒激光稳定捕获。综合考虑被捕获微粒所受的脉冲式光学梯度力、重力和布朗惯性力的作用,讨论了飞秒激光光镊轴向光学梯度力的脉冲式特点及实现稳定捕获的条件。

根据薄膜光学的设计原理,针对飞秒激光脉冲放大过程中的增益特性以及对输出光谱形状的特殊要求,通过膜系的优化计算,设计研制了适用于飞秒激光的光谱滤波器件,实现对飞秒光脉冲的频谱强度与频谱分布的特殊控制,以获得所需的具有特殊要求的飞秒激光光谱。实验结果表明,通过这种滤波器件,适用于飞秒激光啁啾脉冲放大系统。

报道了飞秒激光啁啾脉冲放大器中的激光脉冲光谱展宽技术,实验中使用了几种光谱展宽元件,结果表明使用激光光谱展宽元件能有效地将飞秒激光脉冲光谱展宽,抑制了飞秒激光放大器中常见的激光脉冲光谱增益窄化现象,从飞秒放大系统的振荡级输出28 fs种子脉冲,放大后得到了重复频率为10 Hz、峰值功率1.6 TW、脉冲宽度37.5 fs的超短超强飞秒激光脉冲.

对用光谱位相相干直接电场重建法(SPIDER)测量飞秒光脉冲啁啾特性的光谱位相干涉仪进行了数值模拟;对假设具有不同类型啁啾的飞秒脉冲进行光谱位相重构,还原出时域脉冲强度包络和位相,并与实验结果进行了比较.