1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 哈尔滨工业大学物理学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 长春理工大学光电测量和光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
采用皮秒Z扫描与泵浦探测技术研究了硫系玻璃（Ge28Sb12Se60）薄膜掺杂Bi元素对其光学非线性及超快动力学过程的影响。Z扫描实验结果表明，Bi元素的掺入对反饱和非线性吸收具有明显的增强作用，这与Tauc方程的计算结果相吻合。通过泵浦探测技术，求得样品具体的动力学参数，并利用三能级结构模型，对其超快动力学过程进行了探究。掺Bi硫系玻璃薄膜的非线性响应机制为激发态吸收，研究发现Bi元素的引入进一步增大了样品的激发态吸收截面。
非线性光学 硫系玻璃 Z扫描 泵浦探测技术 光学学报
2023, 43(23): 2319001
安徽理工大学力学与光电物理学院，安徽 淮南 232001
马约拉纳费米子遵循非阿贝尔统计，在拓扑量子计算和量子信息处理方面具有潜在的应用前景。过去十多年中，各种可能存在马约拉纳零模的复合低维凝聚态系统相继被提出，并通过各种电学手段探测到了类似马约拉纳费米子的信号，如半导体纳米线/超导体系统、铁原子链/超导结构、铁基超导复合系统，以及拓扑绝缘体/超导体异质结等，并且拓扑绝缘体可能存在马约拉纳费米子的提议备受关注。最近几年也在实验上观测到了类似马约拉纳费米子的信号。然而对于马约拉纳费米子在低维凝聚态系统中存在的确凿证据以及马约拉纳费米子实现的拓扑量子计算还有待研究。本文综述了在各种复合低维凝聚态系统中找寻马约拉纳费米子的方案，并对实验探寻马约拉纳费米子的电学方法进行了详细的阐述。当前马约拉纳费米子的理论研究和实验探测方案主要集中在电学测量方面，为了得到更确凿的马约拉纳费米子的证据，有必要提出可供选择的探测马约拉纳费米子的方法或模型。考虑目前在微纳尺度上的技术进展，结合复合微纳系统，通过引入光学泵浦-探测技术，提出一系列全光学探测马约拉纳费米子的方法。然后，对光学探测马约拉纳费米子，以及马约拉纳费米子诱导的相干光学传输进行了综述。最后，展望了在固态量子器件中马约拉纳费米子在拓扑量子计算上的应用前景。
量子光学 马约拉纳费米子 半导体纳米线 铁原子链 超导结构 拓扑绝缘体 光学泵浦-探测技术 量子点 纳米机械振子 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0500002
1 厦门大学管理学院，福建 厦门 361005
2 中国石油大学(华东)控制科学与工程学院，山东 青岛 266000
3 北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081
4 厦门大学航空航天学院，福建 厦门 361005
飞秒激光以其超快超强特性可以实现三维复杂结构的微纳级别精密制造。超快光场与材料相互作用过程中存在大量新现象、新效应和新机制，亟待揭示。本文简要介绍飞秒激光与材料相互作用的基本过程以及飞秒激光泵浦探测技术的发展历程。首先重点阐述了高斯型飞秒激光与材料相互作用超快动力学的研究进展，根据不同的时间尺度分别对相互作用过程中的光子与电子相互作用、电子与晶格相互作用过程、相变，以及等离子体/冲击波喷发等过程的观测与机制分析进行总结；随后针对基于电子动态调控新方法的飞秒激光加工超快动力学进行综述，分析对比了其与传统飞秒激光和材料相互作用超快动力学的差异；最后针对该领域的发展方向进行了展望。
激光技术 飞秒激光 微纳加工 超快动力学 泵浦探测 激光与材料相互作用 中国激光
2022, 49(22): 2200001
1 重庆工商大学 制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室，重庆 400067
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
4 重庆工商大学 机器人与激光智能制造研究所，重庆 400067
在微介观诊断中往往因为空间限制，选择具有亮度高、单色性好、对比度强的特征谱线，而忽略了轫致辐射谱线。率先实验设计了特征谱线和轫致辐射谱线的双光谱诊断X射线光源的方法，在中国工程物理研究院“星光Ⅲ”激光装置飞秒激光束靶室上进行实验，激光功率密度大于1.6×1018 W/cm2，脉宽为30 fs，45°入射靶面。在入射靶前侧，设计了用于特征光谱成像的针孔成像光路，获得Cu纳米颗粒靶产生的特征X射线的焦斑图像，为76 μm，大于刃边方法测得半径为54 μm的焦斑。在靶后侧，设计了轫致辐射成像光路，利用PIX射线CCD获得2×5的圆形Ta组图像。实验表明，利用双光谱成像设计合理，适合微介观材料动态诊断，提高诊断效率。
泵浦-探针技术 动态加载 纳米颗粒材料 X射线光源 pump-probe technology dynamic loading nanoparticle materials X-ray source 强激光与粒子束
2022, 34(3): 031015
1 上海大学 理学院, 上海 200444
2 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
利用超快泵浦探测技术, 研究了近红外飞秒强激光脉冲作用下, 金膜中的超快电子动力学过程。研究发现, 800 nm飞秒激光激发后, 金膜的瞬态反射率存在一个下降过程。通过对金膜的瞬态反射率光谱进行分析和模拟, 发现主要是自由电子弛豫和带间双光子跃迁这两种电子动力学过程综合作用的结果。利用双温模型, 模拟了800 nm飞秒激光作用下金膜的温度弛豫和瞬态反射率变化过程, 理论计算结果与实验结果符合良好。
泵浦探测技术 近红外飞秒激光 金膜 超快电子动力学 瞬态反射率 pump-probe technology near-infrared femtosecond laser gold film ultrafast electron dynamics transient reflectivity
1 辽宁工业大学 化学与环境工程学院, 锦州 121001
2 辽宁工业大学 理学院, 锦州 121001
为了增强高次谐波光谱及阿秒脉冲的强度, 采用数值求解薛定谔方程的方法, 理论研究了H+2在抽运探测激光驱动下高次谐波辐射特点。结果表明, 在抽运激光驱动下, H+2首先被激发到多光子共振电离区间, 进而增大电离几率; 随后在探测激光驱动下, 谐波辐射强度得到增强; 当采用不对称非均匀激光场时, 谐波截止频率可以进一步延伸, 并且谐波平台区只由单一谐波辐射能量峰贡献; 最后通过叠加傅里叶变换后的谐波可获得脉宽在32as的脉冲。该研究对单个阿秒脉冲的产生是有帮助的。
激光光学 抽运探测技术 高次谐波 阿秒脉冲 非均匀激光场 laser optics pump-probe technology high-order harmonic generation attosecond pulse generation inhomogeneous laser field
利用飞秒抽运探测透射技术，研究了室温下 CdSeS半导体量子点激发态载流子的弛豫过程与抽运光能量密度和光子能量的关系。实验结果表明，CdSeS量子点激发态载流子的弛豫有3个过程：1) 约为10 ps的一个快速弛豫过程，此过程随着抽运光能量密度的不断增加而逐渐变慢，与光子能量没有明显的依赖关系，认为此过程是由载流子和光学声子的散射引起的；2) 约为100 ps的一个弛豫过程，此过程与抽运光能量密度及光子能量都没有明显的依赖关系，认为此过程是光激发载流子被缺陷态捕获而形成的限域载流子的弛豫过程；3) 一个纳秒量级的带带跃迁的弛豫过程。零延迟时间下的透射变化量随着抽运光能量密度的增大而增大，当抽运光能量密度增大到一定程度时，零延迟下的透射变化量逐渐趋于饱和。
超快光学 载流子动力学 飞秒抽运探测技术 CdSeS量子点 光学学报
2013, 33(10): 1032001
武汉国家光电实验室华中科技大学光电子科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
研究了一种新颖的基于非共振光学斯塔克效应的有源光子带隙全光偏振开关的理论模型, 模拟了在抽运光作用下全光开关有源光子带隙的反射谱的变化情况; 反射式全光偏振开关的对比度随延迟时间和抽运功率密度的变化以及插入损耗随延迟时间的变化; 周期无序和折射率测量误差对光子禁带的影响。由于超辐射模的快速辐射衰减, 在非共振抽运脉冲通过后, 材料光谱特性将迅速恢复, 可形成太赫兹的开关; 并且材料的光子禁带对激子共振频率的变化非常敏感, 使得光开关控制光能量比普通多量子阱光开关的小很多。
光学器件 全光开关 有源光子带隙 光学斯塔克效应 抽运-探测技术
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
研究了超短脉冲激光照射下LiF晶体的破坏机理及其超快动力学过程,利用扫描电镜和原子力显微镜等测试手段,观测了飞秒激光照射下LiF晶体的烧蚀形貌。利用烧蚀面积与激光脉冲能量的对数关系确定了LiF晶体的破坏阈值,并利用非线性玻璃棒展宽脉宽,得到了800 nm激光作用下LiF破坏阈值对激光脉宽(50～1000 fs)的依赖关系;利用抽运探针超快探测平台,探测了LiF烧蚀过程中反射率的变化。采用雪崩击穿模型,并根据晶体材料反射率与材料的介电常量的依赖关系,通过数值计算,模拟了材料烧蚀阈值与脉宽的依赖关系及材料激发过程中反射率的变化关系。结果表明,理论结果与实验结果符合较好。讨论了飞秒激光照射下LiF晶体中导带电子数密度的变化规律,并解释了相应的实验结果。
非线性光学 超快动力学 飞秒激光 LiF晶体 雪崩模型 抽运探针技术
