1 张江实验室,上海 201210
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
3 上海科技大学,上海 201210
超强超短激光在空间上具有大口径、在时间上具有短脉冲,因此极易产生时空耦合效应,例如脉冲前沿畸变,使得脉冲前沿和相位前沿发生时空分离,通常表现为脉冲前沿倾斜或弯曲,不利于获得预期的高聚焦光强。但当这种脉冲前沿畸变(控制)用于产生X形光波包时,却增加了一维全新的自由度,实现了光波包群速度和群加速度的自由控制,可获得超光速、亚光速、加速、减速,甚至动态可控的群速度。通过综述脉冲前沿畸变(控制)在超强超短激光中的不良影响和在X形光波包中的特殊效果,旨在为同一光学现象在不同研究方向间的交叉应用提供些许思考。
时空耦合 脉冲前沿 相位前沿 X形光波包 群速度 群加速度 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0500001
强激光与粒子束
2022, 34(9): 095005
强激光与粒子束
2021, 33(9): 095002
超短脉冲的时空特性已经展示了对材料改性的重要影响,在过去十几年迅速成为飞秒激光微加工领域的研究热点。为此,简要从飞秒脉冲时空耦合的基本概念出发,回顾了实验中观察到的时空耦合效应及基于时空耦合的时空聚焦技术,介绍了时空聚焦技术在加工领域的应用,重点讨论了时空耦合对透明材料内部的非互逆性直写及不对称纳米光栅结构的影响。
激光光学 飞秒激光 时空耦合 纳米光栅 脉冲前沿倾斜 非互逆性直写 激光与光电子学进展
2020, 57(11): 111403
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049
2 西北核技术研究所, 西安 710024
半导体断路开关的输出电压中的预脉冲现象, 严重影响了整个系统的输出脉冲前沿陡度和重复频率。针对半导体断路开关在反向截断过程中预脉冲产生的过程和机理进行了研究。利用Silvaco Atlas仿真软件对半导体断路开关正反向泵浦过程中载流子的迁移和电场的变化过程进行了详细考察, 发现预脉冲的产生是由双边截断过程中N-N+结截断所引起的脉冲前沿变缓现象, 其长短主要取决于P型轻掺杂区内的少子电子的迁移率, 而脉冲前沿的陡度则取决于双边截断过程中的PN结截断过程。同时, 对具有不同基区长度的器件, 对其在不同泵浦电流密度下的情况进行了模拟和对比, 发现器件基区越窄, 脉冲前沿越陡, 而预脉冲基本相等; 低电流密度条件下只发生N-N+结单边截断, 大电流密度条件下则发生双边截断, 而双边截断的延迟更长, 但脉冲前沿拐点更陡, 截断更快。
半导体断路开关 预脉冲 脉冲前沿 迁移率 双极漂移 双边截断 semiconductor opening switch pre-pulse rise time mobility bipolar drift bilateral interruption 强激光与粒子束
2018, 30(6): 065001
1 洛阳师范学院物理与电子信息学院, 河南 洛阳 471000
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
3 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
介绍飞秒激光时空聚焦技术的基本原理,回顾了该技术在改善飞秒激光加工的分辨率、抑制加工过程中的非线性效应以及提高材料加工质量等方面的应用。重点讨论了脉冲前沿倾斜(PFT)、光强平面倾斜等时空聚焦飞秒激光脉冲的独特光场特性及其对材料加工产生的影响。介绍了时空聚焦技术在强场物理领域中的应用,并对该技术的适用范围进行了讨论。最后对该技术的特点和应用进行总结,并指明了未来的研究方向。
激光光学 三维微纳加工 时空聚焦技术 加工分辨率 脉冲前沿倾斜 光强平面倾斜 非互逆直写 非线性光电离 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 040005
光整流法是目前产生太赫兹(THz)辐射的重要方法之一。建立了采用脉冲前沿倾斜方法实现相位匹配条件的基于光整流法产生太赫兹辐射的转换效率理论模型,比较了脉冲前沿倾斜方式的不同倾斜角对THz辐射转换效率的影响,定量分析了光整流THz辐射转换效率的主要影响因素及其规律,并讨论了飞秒激光参数和晶体参数对THz辐射转换效率的影响。结果表明:脉冲前沿倾斜方式相位匹配条件中的倾斜角对THz辐射转换效率的影响非常大;THz辐射转换效率随着飞秒激光脉宽的增大呈现先增大后减小的规律,且随飞秒激光强度的增大而增大。此外,THz辐射转换效率不仅随着晶体吸收系数的增大而急剧减小,而且随着晶体厚度的增加呈现先逐渐增长,到达一定晶体厚度后,则几乎不随晶体厚度的增长而变化的规律。由此可见,在实际应用中,不仅要求采取措施尽可能满足位相匹配条件和减小晶体对THz辐射的吸收,而且还需要合理选取飞秒激光参数和非线性晶体参数。
非线性光学 转换效率 光整流 脉冲前沿倾斜 吸收 nonlinear optics conversion efficiency optical rectification tilted-pulse-front pumping absorption
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所
2 微系统与太赫兹研究中心,四川 绵阳 621999
太赫兹脉冲单次测量技术对于不可逆或者单次超快过程的太赫兹光谱研究具有重要意义。为了实现无畸变的高频率分辨率的太赫兹脉冲单次探测,利用光栅产生了一束具有倾斜前沿的飞秒探测脉冲,并利用该探测脉冲实现了对太赫兹脉冲时域电场波形的单次测量,测量时间范围达到20 ps,频谱覆盖0.1 THz~2.5 THz 范围。且测量的结果与使用传统电光采样方法测量的结果相符合。对于基于光栅产生倾斜脉冲前沿的太赫兹脉冲单次测量方法进行了建模分析,获得了光栅和光学元件参数的选取,以及光路设计等指导性结论。
太赫兹脉冲 单次测量 光栅 倾斜脉冲前沿 terahertz pulse single shot measurement optical grating pulse front tilting 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(1): 23
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
气体开关是脉冲功率技术中广泛应用的关键部件之一,高功率、高性能气体开关的技术研究及设计具有重要意义,陡化前沿是开关技术研究的重要内容。分析了气体开关的击穿机理和击穿通道的分布规律。对气体开关充分“老练”,开关击穿点和击穿通道将相对稳定,实验研究了开关间距和电场对脉冲前沿的影响。击穿电场较低时,减小开关间距有利于陡化脉冲前沿;击穿电场较大时(大于180 kV/cm),开关间隙(电感)对输出脉冲前沿的影响减弱,气体开关的击穿电场成为影响输出脉冲前沿的关键因素。研究结果表明,增大开关的击穿场强,是陡化开关脉冲前沿的有效途径。
气体火花开关 击穿电场 场增强因子 脉冲前沿陡化 gas spark switch breakdown electric field field enhancement factor pulse edge sharpening 强激光与粒子束
2014, 26(10): 105005
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部实验室, 西安 710049
2 西北核技术研究所 高功率微波技术实验室, 西安 710024
分析气体火花开关的电阻特性是研究开关能量损耗、电弧通道的热等离子过程、开关间隙绝缘恢复及输出脉冲特性的重要基础。基于气体开关的导通机理,建立了开关导通工作的电路模型,给出了与形成线、传输线联通的开关等效电路和开关电流表达式,分析了开关电感、电阻对电流增长(脉冲前沿)的影响。研究结果表明:对于大间距、高电压气体开关,火花电阻是影响开关输出脉冲前沿的主要因素。
气体开关 开关电感 火花电阻 脉冲前沿 gas switch switch inductance spark resistance pulse front edge 强激光与粒子束
2011, 23(11): 2881