黑龙江科技大学 机械工程学院，哈尔滨 150022
为了探究纳秒激光烧蚀单晶硅过程中熔融物质的喷溅过程，对不同加工环境中纳秒激光烧蚀单晶硅的过程进行了模拟仿真及实验验证。采用Level-Set界面追踪法，通过仿真软件建立有限元模型，对空气、静水和真空加工环境中纳秒激光烧蚀单晶硅时物质抛出过程进行模拟仿真，研究了不同加工环境中温度场、速度场对表面喷溅的影响; 采用波长266 nm、脉宽30 ns和频率50 Hz的单脉冲激光烧蚀单晶硅的工艺实验对仿真结果进行验证，通过原子力显微镜和数字显微镜对烧蚀结果进行了表征。结果表明，空气环境中，t=30 ns时熔融物质的喷溅速率达到14.1 m/s，在微孔内部蒸汽压力的作用下，烧蚀区域熔融物质向外喷出; 静水环境中，t=30 ns时熔融物质的喷溅速率为1.68 m/s，远低于空气中的喷溅速率，熔融物质快速冷却; 真空环境中，材料在短时间内汽化，t=30 ns时熔融物质的喷溅速率最大可达18.4 m/s，较高的喷溅速率有利于物质的抛出。加工环境对纳秒激光烧蚀单晶硅的物质抛出影响较大，这为提高纳秒激光加工单晶硅的加工质量提供了参考。
激光技术 激光烧蚀机理 数值模拟 单晶硅 laser technique laser ablative mechanism numerical simulation mono-crystalline silicon
Author Affiliations
Abstract
School of Physics Science and Information Engineering, Shandong Provincial Key Laboratory of Optical Communication Science and Technology, Liaocheng University, Liaocheng 252000, China
Wavelength-tunable dissipative solitons and amplifier similaritons have been obtained by inserting all-fiber Mach–Zehnder interferometer (MZI) filters with different free spectral ranges (FSRs) in a Yb-doped mode-locked fiber laser. The MZI filter is fabricated by splicing one segment of seven-core fiber (SCF) between two segments of single-mode fibers. The bandwidth of the filter depends on the FSR of the modulated interference curve and consequently depends on the tapered fiber diameter. Inserting MZI filters with bandwidths in a fiber laser and applying a tensile strain on the tapered SCF, both wavelength-tunable dissipative solitons and amplifier similaritons have been obtained.
mode-locked fiber laser dissipative soliton amplifier similaritons Mach–Zehnder interferometer Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 041401
聊城大学物理科学与信息工程学院，山东 聊城 252000
研究了锥型多芯光纤模间耦合所产生的干涉在温度传感中的应用。利用弱耦合多芯光纤拉锥后变成强耦合多芯光纤，从而产生超模干涉的特点，在单模光纤中熔接一段弱耦合七芯光纤。经氢气火焰匀速往返拉锥后，该光纤直径变小，芯间距减小到一定程度后产生超模干涉，从而得到了结构简单、灵敏度高、特异性强的温度传感器。研究发现，拉锥后的光纤直径越小、锥区长度越长，模间耦合越强。选取锥区长度为1.8 μm、锥区直径为31.36 μm的锥型多芯光纤，所设计制作的温度传感器的灵敏度可达840 pm/℃，比之前报道的高约52.7倍。
光纤光学 多芯光纤 超模干涉 温度 传感器 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0706007
1 上海交通大学 物理与天文学院 激光等离子体教育部重点实验室，上海 200240；上海交通大学 IFSA协同创新中心，上海 200240
2 聊城大学 物理科学和信息工程学院 山东光通信科学与技术重点实验室，山东 聊城 252000
高重频大脉冲能量激光在基础科学研究以及通信、探测、材料加工等应用领域具有重要价值。报道了溶液法制备的过渡金属二硫化物NbSe2纳米颗粒材料的线性和非线性光学特性，并利用其2 μm波段可饱和吸收特性对掺铥光纤激光器进行被动调制实现了2 μm锁模激光输出。线性测量发现NbSe2纳米材料的光学吸收覆盖近红外到近中红外波段且随波长增加而降低；非线性光学测量显示NbSe2纳米材料在2 μm波段的调制深度为6.5%、饱和强度为19 MW·cm?2。然后我们把NbSe2纳米材料转移到金镜上制作成可饱和吸收器件，并对掺铥光纤激光器进行调制得到2 μm耗散孤子谐波锁模激光，单脉冲能量为3.36 nJ，脉冲宽度为1.48 ns，重复频率为50.66 MHz。激光光谱的中心波长为1 910.8 nm，光谱宽度为5.8 nm。首次在2 μm光纤激光器中采用NbSe2纳米颗粒实现耗散孤子锁模，证明了NbSe2纳米材料在2 μm波段的非线性光学调制能力，结合纳米颗粒的可集成特性，溶液法制备的NbSe2纳米材料有望成为一种新型的宽谱非线性光电调制材料/器件。
光纤激光器 可饱和吸收体 锁模 耗散孤子 纳米颗粒 fiber laser saturable absorber mode-locking dissipative soliton nanoparticle 强激光与粒子束
2020, 32(1): 011013
聊城大学物理科学与信息工程学院， 山东 聊城 252059
利用高分子聚合物聚乙烯醇（PVA）易成膜且机械性能优良的特点，将微米尺寸的石墨烯薄片制成大尺寸的石墨烯-PVA薄膜。分别测量了石墨烯-PVA薄膜与石墨烯片的拉曼光谱，发现二者具有同样的特征。研制了用该石墨烯-PVA薄膜作为饱和吸收体，具有环形腔结构的被动锁模掺铒光纤激光器，获得了峰值波长1532.75 nm，重复频率8.7 MHz，脉冲宽度10.29 ps的脉冲序列。
激光器 光纤脉冲激光器 石墨烯锁模 石墨烯-聚乙烯醇膜 掺铒光纤
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子研究所 光电信息科学技术教育部重点实验室,天津 300072
为了实现大模场单模光纤,采用增益导引和折射率反导引相结合的新方法,进行了腔镜反射率对增益导引折射率反导引光纤激光器影响的理论研究,数值模拟了不同增益系数和负折射率差值情况下的模场分布及对模场的影响,得出了单模运转条件。结果表明,增益导引和折射率反导引光纤可以实现大模场面积,这为设计大模场光纤提供了理论依据,具有重要的指导意义。
光纤光学 光纤激光器 大模场光纤 增益导引 折射率反导引 增益阈值 fiber optics fiber laser large mode area fiber gain guiding index antiguiding gain threshold value
1 聊城大学光通信研究所, 山东 聊城 252059
2 华中科技大学电子科学与技术系, 湖北 武汉 430074
利用频率分辨光学门(SHG-FROG)技术研究了拉曼放大对光孤子传输特性的影响。研究表明,拉曼放大能够补偿光纤损耗,但不改变孤子脉冲的时域波形,对孤子脉冲的啁啾影响不大。当传输光纤长度小于拉曼放大有效光纤长度时,拉曼放大能够完全补偿光纤损耗; 当传输光纤长度大于拉曼放大有效光纤长度时,拉曼放大能够部分补偿光纤损耗。拉曼放大对光纤损耗的补偿能力随着抽运功率的增加而增大。光孤子脉冲对拉曼放大抽运光偏振特性不敏感。
光通信 拉曼放大 频率分辨光学门 孤子 时域波形 线性啁啾
华南师范大学激光生命科学研究所,中国,广东,广州,510631
时间分辨荧光免疫分析技术是一种利用稀土离子及其螯合物作为示踪剂的灵敏度高、线性范围宽、应用范围广的非放射性标记免疫分析技术.研制了一种性能稳定的时间分辨荧光免疫分析仪,为了进一步将这一先进超微量物质检验技术推广于临床应用,根据美国国家临床实验室标准化委员会(NCCLS)制订的临床评价方案,选择放射免疫分析法、化学发光免疫分析法以及Perlin Elmer Life Sciences公司的AutoDELFIA-1235全自动时间分辨荧光免疫分析仪作为比较方法,提出了三套检验时间分辨荧光免疫分析仪性能的临床实验方法和评价方案.并利用其中的一套方案进行了实验,结果表明这些方案可操作性强,结果可信,经济适用,可作为同类医疗检验仪器进行临床实验的参考.
时间分辨荧光免疫分析仪 临床评价方案 放射免疫分析法 化学发光免疫分析法 time-resolved fluorescence immunoassay instrument clinic evaluation scheme radioactivity immunoassay method chemiluminescence immunoassay method
1 华南师范大学激光生命科学研究所,广东广州,510631
2 天津大学应用物理系,天津,300072
提出了一种用漫射光自相关方法无损测量组织微循环血流速度的模型,理论分析了散射粒子的布朗运动和微循环血流对漫射光自相关函数的影响.理论计算和蒙特卡罗(Monte Carlo)法模拟结果表明,随着微循环血流均方速率的增大,特征相关时间呈负指数规律减小.
自相关 动态光散射 血流 无损测量
华南师范大学激光生命科学研究所,中国广东,广州,510631
本文从激光的生物效应出发,简要阐述了激光微束与光钳系统的出现历程及其装置构造,系统分析了其作用原理,并介绍了其作为一新技术,在外源基因导入、体外辅助受精、细胞融合和显微操纵染色体与生物大分子等方面的应用状况,同时对其应用前景作一展望.
激光微束 光钳 梯度力 显微操纵 光学陷阱 laser microbeam optical tweezers gradient force micromanipulation optical trap
