Yb∶CaGdAlO4(简写为Yb∶CALGO)晶体具有部分无序的结构、优秀的热学和光谱性质、吸收发射带宽，适合采用商用高功率InGaAs二极管泵浦以实现高功率超快激光运转，其较高的非线性折射率系数有利于对锁模激光器的优化。该晶体还具有能级结构简单、本征量子缺陷低、辐射量子效率高等优点，是近年来新一代紧凑型、高效率、低成本激光二极管(LD)泵浦飞秒激光增益介质。本文简要介绍Yb∶CALGO的晶体结构、晶体生长、缺陷分析、热学性质和光谱性质等，并综合国内外学者近期的一些研究成果，重点综述了Yb∶CALGO晶体在半导体可饱和吸收镜、克尔透镜锁模的超快激光器及再生放大器超快激光技术中的最新研究进展。

使用5 W红外飞秒激光器对牙科全瓷修复中常用的玻璃陶瓷材料VITA MARK II进行铣削加工实验,系统研究超快激光加工工艺参数对铣削效率以及铣削效果的影响,并利用5 W红外飞秒激光器实验结果对20 W红外飞秒激光器铣削效率进行模拟预估。实验结果表明,在激光重复频率为100 kHz,扫描速度为200 mm/s,扫描间距为0.01 mm的条件下,5 W红外飞秒激光器对VITA MARK II陶瓷的铣削效率最高,为0.0409 mm 3/s。加工后的VITA MARK II陶瓷粗糙度为3~5 μm,崩边量在50 μm以内,斜坡量在100 μm以内。该牙科玻璃陶瓷的激光切割阈值约为0.72 J/cm 2。推算出20 W红外飞秒激光器对VITA MARK II陶瓷的铣削效率为0.1558 mm 3/s。上述实验论证了5 W激光切割牙科玻璃陶瓷的可行性及有效性,可为20 W红外飞秒激光铣削实验样机的搭建提供参考。

超快激光加热技术逐渐应用于诸多领域,其中涉及到的导热机制受到了广泛关注。传统的傅里叶传热定律不足以正确描述超快速过程的导热机制,因此结合本课题组在超快激光加热技术传热理论领域的研究成果,综述了超快激光加热技术的传热理论研究概况,对近年来受到关注的格子Boltzmann方法、蒙特卡罗方法和分子动力学方法在超快激光加热传热理论研究中的应用也进行了介绍,并展望了超快激光加热技术传热理论的研究方向。

通过实验研究了超快激光诱导亚波长周期结构表面形貌的变化和调控, 利用1 064 nm皮秒激光和800 nm飞秒激光辐照金属钛, 通过改变脉冲个数和激光辐照方式, 研究孵化效应在亚波长表面周期结构产生过程中的影响。研究发现: 1)亚波长周期结构区域、烧蚀区域和亚波长表面结构周期均随着皮秒激光脉冲个数的增加而增大, 但是增加相同的脉冲个数, 因孵化效应的作用使其增幅不同; 2)改变激光辐照方式可有效增大亚波长表面周期结构面积的同时可制备更精细的亚波长周期结构: 亚波长周期结构区域和烧蚀区域直径在辐照方式为N=500+1000和N=1000+500情况下均有增大, 同时前序脉冲个数较少后序脉冲个数较多的情况下(如N=500+1000), 增幅更大; N=500+1000和N=1000+500辐照情况下其亚波长表面周期小于N=1500的情况。由此可知, 综合考虑脉冲个数、激光辐照方式和孵化效应的影响, 通过分序两步法可有效调控亚波长表面周期结构的形貌, 提高亚波长表面周期结构的制备效率和质量, 可高效制备高质量大面积一致性亚波长表面结构。

在高能量抽运激光脉冲的传输与放大过程中, 激光放大器的增益饱和效应会导致激光脉冲产生时域畸变, 使输出激光脉冲无法保持其时域的平顶型分布。因此, 需要对抽运激光脉冲进行时域预整形, 以补偿放大器中的增益饱和。提出了一种基于光-光同步放大的时域整形技术来补偿增益饱和引入的时域畸变。该技术基于传统的放大模型, 不受激光脉冲宽度的限制, 操作简单, 成本低廉。数值模拟结果表明, 利用所提技术可以对激光系统的输入脉冲进行有效的时域整形, 并且可以补偿增益饱和, 从而获得时域平顶分布的输出脉冲。

传统的光学成像技术是通过探测器对视线区域内的场景成像, 而非视域成像技术是对观察者视线之外的区域进行成像, 它通过一个中介面, 对被其他物体遮挡住的隐藏物体成像(如拐角处、烟雾后等), 是近年来刚发展起来的一种新的光学探测技术。该项技术对于反恐、灾难救援、城市交通等都有重要意义。本文针对国内外非视域成像系统的特点进行总结分析, 根据成像系统的成像机制不同, 将目前非视域成像系统分为 4种主要类型, 分析其应用的优缺点, 并从成像装置、成像分辨率和重建算法几个方面分析其研究趋势。

描述了一套二次谐波型频率分辨光学快门(SHG-FROG)装置，用于单次测量红外长波长超快激光脉冲的脉宽和相位信息。针对在该波段宽带的高损伤阈值介质膜镀膜困难，且价格昂贵的问题，采用两个半圆形全反平面银镜来代替传统的半透半反镜进行分光。同时改进后的光路可以减少测量误差，结构更加紧凑且便于调节。采用该装置对基于钛宝石参量放大的红外超快脉冲进行测试，得到当中心波长为1.8 μm时，脉宽为66.9 fs，谱宽54.5 nm，谱相中的二阶群延时色散(GDD)为202.9 fs2。

为了提高信号光与抽运光在时域上的匹配, 提高放大系统的增益, 提出了三通光参量啁啾脉冲放大的方法。实验中, 信号光在一块晶体内被一抽运光在完全相位匹配的条件下放大了三次, 总放大增益为3.7×107, 能量晃动小于3%rms, 放大后的信号光谱宽为30nm, 压缩后的信号光脉宽为82fs。实验结果表明：采用三通光参量啁啾脉冲放大方法, 有效地抑制了放大过程中参量荧光对放大过程的影响, 在抽运光强为350MW/cm2时, 参量荧光仅占输出总能量的1%。

脉冲激光沉积(PLD)技术制备类金刚石(DLC)薄膜存在着金刚石相含量较低、石墨颗粒多、薄膜与衬底附着力差、膜内应力大等技术难题,为此,研究人员研究出了多种技术措施,如通过引入背景气体、超快激光、偏压、磁场以及加热等措施提高了薄膜金刚石相含量;采用金刚石或丙酮靶材、减小单脉冲能量等措施减少了石墨颗粒;采用间歇沉积、真空退火、超快激光等措施减少了膜内应力;合理设计过渡层改善了膜与衬底间的附着力等。这些技术有力地推动了脉冲激光沉积技术的发展。