上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
氮气分子在不同波长（中红外、近红外、紫外）强场飞秒激光的泵浦下，其分子离子在传播前向能够发出具有良好相干性的可见光波段的窄带辐射。在400 nm紫外飞秒激光的激发下，波长为428 nm和423 nm的相干辐射受到的关注较少，物理性质尚不明确。本研究对该辐射的偏振性质、气压和泵浦激光能量依赖关系进行了系统的测量。实验发现，该辐射的偏振与线偏振泵浦激光的偏振态保持一致，辐射强度随着气压和泵浦激光能量呈现出非线性的增加。利用基于密度矩阵的强场电离和能级耦合模型，对氮气分子在强场中的电离和相关离子能级在强场作用下的耦合进行了数值模拟研究。结果表明，在较大的激光强度范围内，氮气离子上能级
$ {\mathrm{B}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{u}}^{+} $![]()
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和其离子基态
$ {\mathrm{X}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{g}}^{+} $![]()
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之间，对应428 nm和423 nm的振动态之间总是能够形成粒子数反转，而且该反转对于激光参数具有鲁棒性，与实验观测结果一致。
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China
2 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China
White-light continuum can be induced by the interaction of intense femtosecond laser pulses with condensed materials. By using two orthogonal polarizers, a self-induced birefringence of continuum is observed when focusing femtosecond laser pulses into bulk fused silica. That is, the generated white-light continuum is synchronously modulated anisotropically while propagating in fused silica. Time-resolved detection confirms that self-induced birefringence of continuum shows a growth and saturation feature with time evolution. By adjusting laser energy, the transmitted intensity of continuum modulated by self-induced birefringence also varies correspondingly. Morphology analysis with time evolution indicates that it is the focused femtosecond laser pulses that induce anisotropic microstructures in bulk fused silica, and the anisotropic structures at the same time modulate the generated continuum.
femtosecond laser pulses fused silica self-induced birefringence white-light continuum High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(2): 02000e19
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
An all-reflective self-referenced spectral interferometry based on the transient grating (TG) effect is proposed for single-shot measuring of the amplitude and phase of ultrashort pulses in a broadband spectral range. Except for a thin third-order nonlinear medium, which was used to generate the TG signal, no transmitted optics were used in the proposed device, and few-cycle pulses in a broad spectral range from deep UV to mid-IR can be characterized. With a homemade compact and alignment-free device, a 5.0 fs pulse at 800 nm corresponding to about two cycles and a 14.3 fs pulse at 1800 nm corresponding to less than three cycles were successfully characterized.
transient grating self-referenced spectral interferometry few-cycle laser pulses femtosecond laser pulses measurement Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 021202
1 兰州大学 核科学与技术学院, 兰州 730000
2 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
在大气环境中，以钴为样品，通过单脉冲飞秒激光诱导击穿光谱及共轴双飞秒脉冲激光诱导击穿光谱的对比实验，研究了双脉冲激光诱导击穿光谱的谱线增强机制，测量了双脉冲激光诱导击穿光谱随脉冲时间间隔的变化趋势。结果表明，在最优化的脉冲时间间隔条件下，双脉冲激光诱导等离子体光谱获得明显增强。进一步，通过线性Boltzmann法得出了电子温度随脉冲时间间隔的演化，发现了谱线增强因子和电子温度随脉冲时间间隔呈现出相同的演化趋势，并经历两个明显的变化过程，得出了谱线信号强度的增强依赖于电子温度升高的结论。
飞秒激光 双脉冲 增强因子 电子温度 femtosecond laser pulses double pulse enhancement factor electron temperature 强激光与粒子束
2016, 28(8): 28082002
西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变中心极端条件物质特性联合实验室, 四川 绵阳 621010
采用钛宝石飞秒脉冲激光对单晶硅在空气中进行辐照，研究了硅表面在不同扫描速度和能量密度下的光致荧光特性。光致荧光谱(PL)测量表明，在样品没有退火处理的情况下，激光扫描区域观察到橙色荧光峰(603 nm)和红色荧光带(680 nm附近)。扫描电子显微镜(SEM)测量显示，在飞秒脉冲激光辐照硅样品的过程中硅表面沉积了大量的纳米颗粒。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)检测到了低值氧化物SiOx(x＜2)的存在，并且结合能谱仪(EDS)检测结果发现氧元素在光致发光中起着重要作用。研究表明：603 nm处橙色荧光峰来自微构造硅表面低值氧化物SiOx，680 nm附近红色荧光带来自量子限制效应。同时样品表面硅纳米颗粒的尺寸和氧元素的浓度分别决定了红色荧光带和橙色荧光的强度，通过调节飞秒激光脉冲的扫描速度和能量密度，可以有效地控制样品的荧光强度。
飞秒脉冲激光 单晶硅 微构造 光致荧光特性 femtosecond laser pulses monocrystalline silicon microstructured silicon photoluminescence 强激光与粒子束
2014, 26(10): 101024
提出在含涂覆层的标准通信光纤中用800 nm红外飞秒激光直接写入长周期光纤光栅(LPFGs)。 从理论上分析了光纤涂覆层对于纤芯基模和包层模有效折射率的影响,并进一步研究了涂覆层对LPFGs温度灵敏度的影响。 分别对制作的去除涂覆层和含涂覆层LPFGs的低阶包层模进行了温度特性实验。结果表明：涂覆层的存在 不仅能成为LPFGs理想的保护层,更重要的是将LPFGs的温度灵敏度提高到0.1173 nm/°C,与理论分析吻合。 这种含涂覆层光纤光栅若作为温度传感器,将有着良好的机械强度和温度灵敏度。
纤维和导波光学 含涂覆层长周期光纤光栅 飞秒激光脉冲 温度特性 fiber and waveguide optics coated long period fiber gratings femtosecond laser pulses temperature characteristics
1 School of Mathematics and Physics, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
2 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, School of Optoelectronic Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Frontiers of Optoelectronics
2011, 4(4): 407
1 上海交通大学 微电子学院, 上海 200240
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
为了研究飞秒激光脉冲数目与硅表面形貌之间的关系, 在相同的SF6气体氛围下, 改变照射硅表面的飞秒激光脉冲数, 发现在飞秒激光照射下由硅表面形成的微型锥状尖峰的高度与飞秒激光脉冲数呈现一种非线性关系。通过对该关系的研究有利于找出在制造具有较高吸收效率的高微型锥状尖峰的“黑硅”的实验条件, 有利于基于“黑硅”材料的光电器件转化效率的提高。
光学材料 飞秒激光脉冲 硅表面微型结构 等离子体增强刻蚀 optical materials femtosecond laser pulses silicon surface microstructure plasmas enhanced etching
1 中国科学院武汉物理与数学研究所光电子研究室，湖北 武汉 430071
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
飞秒激光脉冲在空气中传输时产生独特的成丝现象,伴随着波长从紫外到中红外的超连续光谱辐射。高强度的光丝能继 续与物质发生强烈的非线性相互作用,诱导多光子荧光和等离子体光谱等非线性光谱辐射。白光激光雷达以飞秒激 光脉冲大气传输特性为基础,能提供多种遥感探测方法。文章阐述了飞秒激光脉冲成丝机理与白光激光雷达系统 结构特点,介绍了国内外主要白光激光雷达的性能特点、白光激光雷达的主要探测方法与应用情况,最后 分析了白光激光雷达的发展趋势。
白光激光雷达 飞秒激光脉冲 超连续光谱 大气遥感探测 white-light lidar femtosecond laser pulses supercontinuum atmospheric remote sensing and detection
中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
利用两束超连续光干涉得到的信号,测量了透镜焦点附近飞秒激光脉冲的古依(Gouy)相移。根据得到的光谱干涉信号,利用傅里叶变换得到相对相位值。激光光束在聚焦透镜后的束腰半径可以由成像方法测得。根据测量得到的激光光束束腰半径,用非线性拟合的方法得到了古依相移曲线,拟合曲线与实验结果符合得非常好。给出了古依相位在焦点前后1 mm区域内的移动量。
超快光学 超连续谱 古依相移 光谱干涉 飞秒激光脉冲
