超短脉冲激光

摘要： 激光被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”,自20世纪60年代初人类发明第一台激光器以来,激光已广泛应用于我们生活的方方面面。激光被公认为是20世纪人类最伟大的四大发明之一。20世纪80年代,科学家发明了一种奇特的激光——飞秒激光,一种人类在实验室可以实现的超短脉冲激光。飞秒激光具有超快、超强和超宽频谱的特点,近年来发展非常迅速,其相关的技术和前沿应用成果已诞生了多项诺贝尔奖,现在很多眼科近视矫正手术都用到了飞秒激光。

摘要： 碳化硅(SiC)在半导体制造行业、航空航天领域应用广泛。超短脉冲激光可以实现SiC的冷加工,而研究激光与SiC相互作用过程及损伤阈值是一项重要研究课题。文章基于电子密度增长速率方程,结合雪崩电离模型、光致电离模型及电子空穴复合模型,对百飞秒至十皮秒的超短脉冲激光与SiC相互作用过程进行分析。结果表明,在波长不变的情况下,SiC损伤阈值随着脉宽变窄而呈线性减小,存在理论上的最小损伤阈值,对于1064 nm激光该值为0.47 J/cm^(2)。在脉宽不变的情况下,SiC损伤阈值随波长变长而增大。将模型计算与已报道实验结果进行比较,具有较好一致性。该研究可为SiC材料的超短脉冲激光加工参数选择提供理论指导。

摘要： 针对南京三乐集团有限公司W波段行波管高频腔体电子注孔的结构和尺寸特点,通过开展超短脉冲激光在高频腔体半圆槽结构加工中的工艺研究,分析输出功率、离焦量、扫描速度等工艺参数对加工质量的影响,为超短脉冲激光加工高频腔体半圆槽结构提供了工艺实验依据,最终实现了高频腔体的电子注孔加工,并应用于W波段行波管的研制.

摘要： 中科院上海光学精密机械研究所在超短脉冲激光时空特性调控提升研究方面取得新进展。该所高功率激光物理联合实验室朱健强研究员团队与以色列耶路撒冷希伯来大学的研究人员合作,研发了一种可以在重复频率下使用的被称为“等离子体透镜时空滤波器(STPLF)”的时空等离子体光学器件。相关成果发表于《光学快报》杂志上。

摘要： 碳纤维增强塑料(CFRP)部件通常需要采用紧固件进行组装,这些紧固件通常是在CFRP部件固化并在其上钻孔后被粘接上去。CarboLase项目联盟开发了一种新方法,利用超短脉冲激光在织物预成型件上钻出微米级精度的孔用于固定紧固件,这样,可以在CFRP部件固化前将紧固件集成到高精度的孔中,从而缩短生产时间。

摘要： 对太瓦(TW)飞秒激光在自然大气中传输时产生的超长等离子体通道的物理性质进行了研究。试验结果证实2 TW飞秒激光在大气中自由传输时实现了2km长的等离子体通道,长距离传输后通道内的等离子体电子密度约为10^11 cm^-3,仍然保持良好的导电性。高压放电试验也证实了有等离子体通道存在,可以将放电电压降低30%,说明激光诱导高压放电的有效性。本次试验研究表明长度为公里量级、长寿命大气等离子体通道的实现是可行的,将为激光引雷、大气监测、人工干预气候等实用化应用扫清技术上的障碍。

摘要： 中科院上海光学精密机械研究所在超短脉冲激光时空特性调控提升研究方面取得新进展。该所高功率激光物理联合实验室朱健强研究员团队与以色列耶路撒冷希伯来大学的研究人员合作,研发了一种可以在重复频率下使用的被称为"等离子体透镜时空滤波器(STPLF)"的时空等离子体光学器件。相关成果近日发表于《光学快报》杂志上。

摘要： 陶瓷基复合材料由于能够提高零件的耐高温和推重比等性能,适用于航天发动机热端部件,但由于在传统加工过程中易出现崩边、层间撕裂等缺陷,且无法实现微孔加工限制了其使用.通过选择飞秒级超短脉冲激光加工制备陶瓷基复合材料微孔,探索加工方案、优化工艺参数,对加工后的表面完整性进行评价,确定了超短脉冲激光微孔加工孔径范围、几何精度及表面质量,有助于解决陶瓷基复合材料微孔加工难题.

摘要： 自20世纪60年代激光器被发明以来,其脉冲宽度被不断压缩至亚皮秒及飞秒量级,使得激光加工技术进入到了超短脉冲阶段.为了进一步优化超短脉冲激光的微加工,理论研究必不可少.主要论述了超短脉冲激光与不同类型材料之间的相互作用机制.简述了超短脉冲激光微孔加工中的典型物理特性,如等离子体效应、自聚焦和光丝效应及锥形辐射等.分析了超短脉冲激光微孔加工的理论研究现状,并得出了目前理论研究中存在的问题.

摘要： 采用超短脉冲激光对含能材料替代物进行微加工研究,通过控制激光功率和加工速度观测激光在含能材料表面刻蚀的形状和尺寸变化,同时研究了不同激光功率和加工速度下含能材料的烧蚀效应,初步掌握了在含能材料替代物表面进行精细结构微加工的技术条件,为超短脉冲激光直接加工含能材料打下基础.

摘要： 通过超短脉冲激光与固体氮化硼(BN)靶相互作用过程中产生的自生磁场实现了对同位素硼的分离,采用二次离子质谱法(SIMS)对同位素分离效果进行了测量.研究表明,一级浓缩比达50.8％.

摘要： 本文针对超短脉冲激光在参与性介质内传输的时域信号特征进行了深入分析，提出了瞬态辐射问题的相似条件，并发现时域反射信号和透射信号分别存在临界几何尺度和临界光学厚度。研究表明：(1) 当光学厚度相同、反照率和折射率相同且脉冲光学宽度相同时，两瞬态辐射传输问题相似。(2) 若衰减系数不变，而几何尺度增大时，随着光学厚度的增大，在某一光学厚度值时，时域反射信号将逐渐趋于稳定不变，此几何尺度定义为临界几何尺度（CGT）。当介质的几何尺度达到CGT时，仅用反射信号无法准确反演介质物性，须与透射信号相结合进行反演。(3) 当介质光学厚度达到临界光学厚度（COT）时，最大透射信号将小于某一极小值，仅用透射信号将无法准确反演介质物性。当反照率、脉冲宽度和散射相函数不变时，COT随着几何尺度的增加而增大；当几何尺度、脉冲宽度和相函数不变时，COT随反照率的增大而增大且近似呈线性变化。

摘要： 随着超短脉冲激光的快速发展，吸收散射性介质内的瞬态辐射传输引起了广泛的关注。本文采用有限体积法推导了带有时间差分因子的瞬态辐射数值格式方程，模拟了超短脉冲激光局部入射条件下，一维非均匀介质内的瞬态辐射传输。研究了有限体积方法与有限元方法的计算效率的差异。结果表明，在偏差允许范围内，有限体积法的计算效率要远高于有限元方法。从而，对反问题的计算的效率有了很大的提升。本文研究了连续分布的非均匀介质衰减系数对时域反射和透射信号的影响。研究解释了随着散射系数的增大，透射信号和反射信号的尖峰值的变化现象的原因。

摘要： 本文推导了超短脉冲激光与介质相互作用的扩散近似方程，通过对半无限大介质的计算，用扩散理论分析解验证了数值方法的有效性。模拟了光在非均匀介质内的传输过程，给出了介质内光通量随时间变化的空间分布。结果表明，该基于扩散近似的数值模型能够模拟超短脉冲光在强散射介质中的传播过程以及漫散射光的时间变化特性。

摘要： 本文采用有限体积法模拟超短脉冲激光在一维半透明参与性介质内的传输过程，得到热流反射比与透射比随时间变化关系，利用透射比和反射比的极值结合微粒群算法（PSO）反演估算介质内部物性。本文首先研究了均匀介质情况下，采用极值计算的目标函数随吸收、散射系数变化关系，结果表明采用极值法能够准确的反演均匀介质物性。此外，研究了两层非均匀介质时目标函数随两层各自的散射系数变化关系。最后本文研究了采用两边入射激光得到多个信号极值，反演出两层介质的所有吸收系数散射系数。结果表明，在吸收系数已知时，采用单面照射激光所得信号极值能够反演出两层介质各自的散射系数，采用两次入射激光得到的信号极值能够准确的反演出各次入射层介质的吸收和散射系数。

摘要： 随着超短脉冲激光的快速发展,吸收散射性介质内的瞬态辐射传输引起了广泛的关注.本文基于有限体积的瞬态辐射数值离散方程,模拟了超短脉冲激光全局及局部入射条件下,二维均匀介质以及环形非均匀介质内的瞬态辐射传输.本文比较了短脉冲激光全局入射和局部入射与均匀介质的相互作用两种情况下的时域信号.研究了圆形非均匀介质的位置对时域反射和透射信号的影响.结果表明局部入射条件下,透射信号变化的更为灵敏.在物性一定的情况下,非均匀介质大小及位置的变化对反射信号影响较大而对透射信号影响较小.并且在距离入射位置越远时,反射信号变化越剧烈,峰值越滞后,产生峰值的个数越多.

摘要： 实验研究了两种波长超短脉冲激光(744 nm/120 fs/12 mJ、248 nm/420 fs/35 mJ)与固体(Cu)等离子体的相互作用,利用电子磁谱仪与成像板探测器测量了激光入射平面内超热电子的能谱与角分布。在无预脉冲、P极化激光45°斜入射的条件下,采用Maxwellian分布拟合得到的超热电子温度分别为46和19.4 keV,超热电子主要沿靶法线方向发射,产生超热电子的主导机制为真空加热,实验验证了真空吸收定标率Th≈4.11×10-2(Iλ2)1/2.54(keV)。等离子体的电荷分离势分别为70和45 keV。

摘要： 基于瞬态辐射传输方程,利用不同激光入射角度下的时域反射和透射信号,采用有限体积法(FVM)作为正算模型,结合标准微粒群(PSO)、随机微粒群(SPSO)和多相微粒群(MPPSO)三种不同的智能算法反演短脉冲激光辐照下非均匀参与性介质的吸收系数和散射系数,结果表明MPPSO算法能够高效准确地反演非均匀介质内的光学参数.

摘要： 基于瞬态辐射传输方程,利用不同激光入射角度下的时域反射和透射信号,采用有限体积法(FVM)作为正算模型,结合标准微粒群(PSO)、随机微粒群(SPSO)和多相微粒群(MPPSO)三种不同的智能算法反演短脉冲激光辐照下非均匀参与性介质的吸收系数和散射系数,结果表明MPPSO算法能够高效准确地反演非均匀介质内的光学参数.

摘要： 本申请尤其涉及一种对透明工件(2)进行分离准备的方法。借助超短激光脉冲(12)沿着预定断裂线产生横向穿过工件(2)延伸的、彼此成列的长丝结构(4、5、6)。在随后的步骤中实施对工件(2)的分离。

摘要： 一种激光器系统及方法。在一个示例中，所述激光器系统包括：光脉冲展宽器，配置为展宽输入脉冲的输入序列的脉冲持续时间以产生经展宽的激光脉冲的序列；脉冲复制器模块，配置为提高所述经展宽的激光脉冲的序列的脉冲重复率以产生经修改的激光的脉冲序列；光纤功率放大器，配置为放大经修改的脉冲序列以产生经放大的激光脉冲；以及脉冲压缩器，所述脉冲压缩器在时间上压缩所述经放大的激光脉冲以产生经放大和压缩的激光脉冲。所述系统还可以包括：非线性频率转换级，包括至少一个非线性晶体。

摘要： 本发明涉及一种用于压缩由光源发射的短或超短光脉冲的系统，根据本发明，压缩系统(4)包括：‑第一非线性光脉冲压缩模块(10)，其包括多通池(14)，多通池(14)包括第一非线性光学介质，以及‑第二非线性光脉冲压缩模块(20)，其包括填充有第二气态非线性光学介质的毛细管(24)和布置在毛细管(24)的输出端的压缩器(28)，第一非线性压缩模块(10)和第二非线性压缩模块(20)串联地布置在源光脉冲的源光束(100)的路径上。本发明还涉及光脉冲激光系统(1)以及涉及用于压缩短或超短光脉冲的方法。

摘要： 一种激光加工装置(101)，包括一个用于输出超短脉冲激光束(107)的激光生成装置(105)，一个用于控制激光生成装置(107)的激光控制装置，一个光学系统(106)，一个用于测量光学系统(106)的光学系统控制装置，和一种用于测量超短脉冲激光束(107)的测量装置(109)。超短脉冲激光束中的最大噪音分量脉冲的强度被控制为超短脉冲激光束(107)中主脉冲强度的2.5%或更少。

摘要： 一种激光加工装置(101)，包括一个用于输出超短脉冲激光束(107)的激光生成装置(105)，一个用于控制激光生成装置(107)的激光控制装置，一个光学系统(106)，一个用于测量光学系统(106)的光学系统控制装置，和一种用于测量超短脉冲激光束(107)的测量装置(109)。超短脉冲激光束中的最大噪音分量脉冲的强度被控制为超短脉冲激光束(107)中主脉冲强度的2.5％或更少。

摘要： 本发明公开了一种簇式脉冲产生器及高功率窄脉宽超短脉冲激光器，其中，超短脉冲激光器包括种子源、输入耦合器、Mamyshev振荡器、输出耦合器以及簇式脉冲产生器；所述种子源，用于输出高重复频率的飞秒脉冲序列；所述簇式脉冲产生器，用于将所述飞秒脉冲序列切分为第一簇式脉冲序列；所述输入耦合器，用于将所述第一簇式脉冲序列耦合至所述Mamyshev振荡器；所述Mamyshev振荡器，用于过滤和放大所述第一簇式脉冲序列，获得第二簇式脉冲序列；所述输出耦合器，用于将所述第二簇式脉冲序列耦合至输出端输出。本发明的目的在于提供一种簇式脉冲产生器及高功率窄脉宽超短脉冲激光器，解决现有超短脉冲激光器结构复杂和能量利用率低的问题。

摘要： 本发明具体涉及一种带有多重脉冲串的超短脉冲激光加工方法，用于解决单个脉冲激光难以快速转化为多重脉冲串的问题。本发明，步骤1，种子源释放激光；步骤2，激光按照光路传向分束器，脉冲采集控制电路采集到激光的脉冲同步信号；激光通过分束器后依次进入展宽器和声光调制器，声光调制器在控制门电平信号的作用下降低激光的脉冲频率，并且生成多重脉冲串；步骤3，激光通过放大器，使得脉冲的能量增加；步骤4，激光脉冲能量增大后利用色散补偿实现脉冲宽度变窄；步骤5，激光通过透镜调整激光射入透镜的角度、距离对激光进行处理，完善激光的光学参数；步骤6，完善光学参数的激光最终经过声光快门输出带有多重脉冲串的超短脉冲激光。

摘要： 本发明公开了一种用于高功率短脉冲或超短脉冲激光的高增益放大器，属于固体激光技术领域，包括尾纤耦合LD泵浦阵列、泵浦耦合模块、晶体板条、等腰屋脊棱镜、去角屋脊棱镜和种子激光；所述晶体板条位于等腰屋脊棱镜与去角屋脊棱镜之间，所述等腰屋脊棱镜与去角屋脊棱镜均设置在种子激光的行进方向上，所述泵浦耦合模块设置在尾纤耦合LD泵浦阵列的行进方向上，所述晶体板条用于为激光放大提供增益，本发明提供的高集成度激光放大器可以等效为将多个基于棒状晶体的激光放大器集成到一个板条状激光晶体增益模块上，进而使用一个放大器就对短脉冲或超短脉冲激光实现数百倍乃至上千倍的功率放大。

摘要： 本发明公开了一种用脉冲堆积放大实现高功率超短脉冲激光的装置与方法，包括脉冲激光分束系统、脉冲放大系统、连续激光分束系统、载波包络相位同步系统及平衡光学互相关脉冲堆积放大系统，本发明将脉冲激光分束多路，每一路分别放大压缩获得多路较高功率超短脉冲，再通过与连续激光器拍频和电路混频，将放大的多路较高功率脉冲激光锁定在某一路上，实现多路脉冲激光的载波包络相位同步；最后通过平衡光学互相关技术进行多路脉冲激光的相干合成，实现多路脉冲堆积放大，输出超高功率的超短脉冲。

摘要： 本实用新型公开了一种用脉冲堆积放大实现高功率超短脉冲激光的装置，包括脉冲激光分束系统、脉冲放大系统、连续激光分束系统、载波包络相位同步系统及平衡光学互相关脉冲堆积放大系统，本实用新型将脉冲激光分束多路，每一路分别放大压缩获得多路较高功率超短脉冲，再通过与连续激光器拍频和电路混频，将放大的多路较高功率脉冲激光锁定在某一路上，实现多路脉冲激光的载波包络相位同步；最后通过平衡光学互相关技术进行多路脉冲激光的相干合成，实现多路脉冲堆积放大，输出超高功率的超短脉冲。