1 齐鲁工业大学（山东省科学院）海洋仪器仪表研究所，青岛 266000
2 齐鲁工业大学（山东省科学院）海洋技术科学学院，青岛 266000
针对声速测量实验中多关注时间（相位）而忽略信号幅值的不足，依托常用的水声探测设备在水箱中搭建信号测量装置。利用示波器得到直达声的时间差和电压峰峰值，基于时差法的测量原理计算水中声速并进行电声转换，实现声速和声压的同步测量。结果表明声速和纯水中理论声速的相对误差为2.0%，声压级差和球面波声传播理论声压级差的相对误差约为6.0%。该实验设计加深了对声压、灵敏度等抽象概念的理解，训练了学生利用Excel进行数据处理的能力。
声速 声压 灵敏度 脉冲串 sound speed sound pressure sensitivity burst
碳化硅具有优秀的物理化学性能，是制作耐高温高压电子器件的关键材料，应用前景广阔。碳化硅硬度大，传统的机械切割存在崩边大、芯片破损和晶圆利用率低等问题，隐形切割因切割质量好和加工效率高脱颖而出。在多脉冲模式下采用控制变量法研究了碳化硅晶圆隐形切割时激光单脉冲能量、进给间距、脉冲重复频率、脉冲宽度和扫描速度对上下表面烧蚀道宽度、崩边尺寸和断面形貌的影响规律。针对多脉冲模式下存在的崩边大和断面粗糙度高等问题，采用脉冲串模式切割。结果表明，脉冲串模式可以更有效地实现内部改质，从而减小崩边，降低断面粗糙度。
激光技术 超快激光 碳化硅 隐形切割 脉冲串模式 崩边 断面粗糙度 中国激光
2023, 50(20): 2002405
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 中国科学院大学光电学院，北京 100049
从被动调Q速率方程出发，理论上研究了准连续波激光二极管（LD）泵浦Yb∶KYW/Cr4+∶YAG激光器时泵浦参数对脉冲输出特性的影响，通过数值计算解析了调Q脉冲延时、脉冲宽度、子脉冲序列等特性与泵浦速率的关系，从而获得最优化泵浦光占空比，有效减少连续波泵浦产生的热效应。进一步，在实验上采用高重频LD泵浦源，通过调控泵浦参数实现了被动调Q激光的重复频率、脉冲延时、脉冲串子脉冲个数等输出特征的准确锁定和控制。当采用泵浦功率为15.6 W、占空比分别为6.50%、8.00%和9.65%时，获得单脉冲、双脉冲和三脉冲的稳定输出，提高了泵浦脉冲和激光脉冲的耦合共振，实验结果与理论计算吻合较好。
激光器与激光光学 被动调Q Yb∶KYW 准连续波泵浦 脉冲产生 脉冲串 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0714003
1 中国科学院理化技术研究所中国科学院固体激光重点实验室，北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学，北京 100049
提出了一种高光束质量、窄纳秒脉宽、高重复频率脉冲串输出的电光调Q激光器。通过优化键合Nd∶YVO4板条晶体掺杂区域的纵横比，结合腔模的最佳设计，限制腔内的高阶模式振荡，获得了两方向相近的高光束质量激光输出。利用激光二极管侧面泵浦键合的Nd∶YVO4板条晶体，采用电光调Q技术，研究了不同重复频率下1064 nm脉冲串激光的输出特性。在输出镜最佳透过率为40%、子脉冲调Q重复频率为80 kHz的条件下，获得了平均输出功率为5.03 W、子脉冲能量为0.50 mJ、子脉冲宽度为5.9 ns的脉冲串激光输出。在谐振腔内加入小孔光阑，获得了平均输出功率为2.56 W、子脉冲能量为0.26 mJ、子脉冲宽度为7.2 ns的脉冲串激光输出，对应的x和y方向的光束质量因子分别为1.42和1.49。
激光器 电光调Q 脉冲串 高光束质量 窄脉宽
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 清华大学附属北京清华长庚医院血管外科，清华大学临床医学院，北京 102218
3 清华大学精密仪器系激光与光子技术研究室，光子测控技术教育部重点实验室，北京 100084
4 中国人民解放军总医院第一医学中心激光医学科，北京 100853
脉冲串飞秒激光在工业精密加工中展现出低热高效的特性，有望为血栓清除技术提供新型解决方案。以动物血凝块为消蚀样本，将脉冲串飞秒激光与高速振镜相结合来搭建实验平台，对样本表面进行单层扫描消蚀，使用三维超景深显微镜对消蚀坑进行观察和记录，并与相同平均功率下的传统脉冲模式飞秒激光的消蚀结果进行比较。结果表明，相比于传统脉冲模式，脉冲串飞秒激光可以提升消蚀效率并降低消蚀阈值，具有良好的临床研发潜力。
医用光学 飞秒激光 组织消蚀 脉冲串模式 三维显微成像
1 中国科学院上海天文台, 上海
2 中国科学院卫星与碎片观测重点实验室, 南京
3 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海
4 北京工业大学激光工程研究院, 北京
空间碎片严重威胁在轨运行航天器的安全, 并且对有限的轨道资源造成严重浪费。利用皮秒激光探测是高精度空间碎片激光测距的发展趋势。但是单脉冲运转的皮秒激光器峰值功率较高, 易损坏光学器件, 其能量与功率进一步提升难度较大。当皮秒激光以脉冲串方式运转时, 可将脉冲能量分散到每个脉冲上时, 不仅可以降低各单脉冲能量、避免器件损坏, 也使得进一步提高皮秒激光输出功率成为可能。因此, 脉冲串皮秒激光器对空间碎片的探测起到了重要推动作用, 近几年得到了广泛关注。对脉冲串产生方法及激光进行概述, 为从事超快皮秒激光研究人员及超快皮秒激光的应用提供技术参考。
脉冲串 皮秒激光 空间碎片 激光测距 pulse burst picosecond laser space debris laser ranging
山西大学, 物理电子工程学院山西 太原 030006
本文基于变系数Hirota方程的呼吸子解, 研究了色散渐减光纤系统中高功率脉冲串的产生及传输特性。当二阶色散取指数形式, 随着传输距离的增大呼吸子能够形成稳定传输的高功率脉冲串, 且高功率脉冲串稳定的位置与色散系数的调制强度和衰减系数密切相关。此外, 研究了三阶色散对高功率脉冲串产生的影响。选取适当形式的三阶色散不会影响高功率脉冲串的产生, 但会影响高功率脉冲串的偏移程度及偏移方向。最后, 在增益损耗存在的情况下, 研究了高功率脉冲串在传输过程中振幅的变化。以上结果表明, 通过调整参数能够实现对高功率脉冲串的操控, 为光通信在实际中的应用提供了一定的理论指导。
变系数 三阶色散 高功率脉冲串 增益损耗 variable-coefficients third-order dispersion high-power pulse train gain and loss
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院计算光学成像技术重点实验室，北京 100094
4 中国电子科技集团公司第三研究所，北京 100015
5 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
介绍了一种基于多脉冲模式的皮秒激光脉冲沉积方法，采用该方法在玻璃基底和单晶硅基底上沉积了透明导电氧化锌(ZnO)薄膜，使用光谱椭偏仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、分光光度计和四探针测试仪分析了激光的不同脉冲串模式对ZnO薄膜厚度、粗糙度、表面形貌、晶体结构、光学性能以及电学性能的影响。结果表明：沉积速率随着子脉冲串数量的增加而减小；随着子脉冲串数量的增加，薄膜表面粗糙度减小，颗粒尺寸减小，薄膜变得更加致密光滑；所有样品均呈现多晶结构；ZnO薄膜的透过率在可见光区域内高于92.95%，且禁带宽度在3.317～3.427 eV范围内；薄膜电阻率随着子脉冲数量的增加而减小。相比于单脉冲，利用多脉冲沉积产生的薄膜具有更高的表面质量、更好的光学性能和更低的电阻率。
薄膜 脉冲激光沉积法 脉冲串模式 皮秒脉冲激光 氧化锌薄膜
上海市激光技术研究所, 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
利用紫外皮秒激光器脉冲串模式对单晶硅材料进行切割测试研究, 分析了不同子脉冲数量情况下单脉冲能量变化对热影响区大小、表面形貌效果、切缝宽度以及切割深度的影响。研究结果表明, 脉冲串模式可以有效地降低热影响区, 减少重熔层的产生。随着单脉冲能量的增加, 脉冲串相比于单脉冲模式产生的热影区差值逐步增大, 由增加脉冲串子脉冲数量而导致的热影响区减小效应愈加明显。当脉冲串中子脉冲数量为3或者5, 脉冲能量为8 μJ时产生的热影响区和表面形貌效果与单脉冲模式下脉冲能量为2 μJ的效果基本一致, 并且切割深度是单脉冲模式切割深度的2倍。
脉冲串 单晶硅 热影响区 表面形貌 burst mode single-crystal silicon heat affected zone surface morphology
