Optimal feedback control of two-photon fluorescence in Coumarin 515 based on genetic algorithm

An optimal feedback control of two-photon fluorescence in the Coumarin 515 ethanol solution excited by shaping femtosecond laser pulses based on genetic algorithm is demonstrated experimentally. The two-photon fluorescence intensity can be enhanced by similar to 20%. Second harmonic generation frequency-resolved optical gating traces indicate that the optimal laser pulses are positive chirp, which are in favor of the effective population transfer of two-photon transitions. The dependence of the two-photon fluorescence signal on the laser pulse chirp is investigated to validate the theoretical model for the effective population transfer of two-photon transitions. The experimental results appear the potential applications in nonlinear spectroscopy and molecular physics. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

飞秒激光在6H SiC晶体表面制备纳米微结构

激光诱导周期性纳米微结构在多种材料包括电介质、半导体、金属和聚合物中观察到。研究了800 nm和400 nm飞秒激光垂直聚焦于6H SiC晶体表面制备纳米微结构。实验观察到800 nm和400 nm线偏光照射样品表面分别得到周期为150 nm和80 nm的干涉条纹, 800 nm圆偏振激光单独照射样品表面得到粒径约100 nm的纳米颗粒。偏振相互垂直的800 nm和400 nm激光同时照射晶体得到粒径约100 nm的纳米颗粒阵列, 该纳米阵列的方向随400 nm激光强度增加而向400 nm偏振方向偏转。利

超连续谱干涉方法测量古依相移

利用两束超连续光干涉得到的信号,测量了透镜焦点附近飞秒激光脉冲的古依(Gouy)相移。根据得到的光谱干涉信号,利用傅里叶变换得到相对相位值。激光光束在聚焦透镜后的束腰半径可以由成像方法测得。根据测量得到的激光光束束腰半径,用非线性拟合的方法得到了古依相移曲线,拟合曲线与实验结果符合得非常好。给出了古依相位在焦点前后1 mm区域内的移动量。

不同烧蚀条件下飞秒激光脉冲诱导ZnO纳米结构研究

烧蚀条件对飞秒激光脉冲诱导氧化锌纳米结构有重要影响。研究了800nm,150fs,250kHz的飞秒激光脉冲分别在空气中,去离子水中以及无水乙醇中垂直聚焦于氧化锌晶体表面,诱导形成不同形态的纳米结构。实验结果表明,在空气中利用飞秒激光脉冲辐照样品表面,形成了周期为180nm的纳米线;在去离子水中辐照诱导形成了由氧化锌纳米线聚集而成的"纳米球";在无水乙醇中形成出现分叉结构的纳米线。拉曼光谱分析辐照前后晶体晶相结果表明,形成的纳米结构相对于辐照前特征峰437cm-1强度有所下降,在570cm-1处的峰值则显著增强。分析了在各种烧蚀条件下诱导形成纳米结构的演化过程以及物理机理。

Experimental study of nonlinear switching characteristics of conventional 2×2 fused tapered couplers

The nonlinear switching characteristics of fused fiber directional couplers were studied experimentally. By using femtosecond laser pulses with pulse width of 100 fs and wavelength of about 1550 nm from a system of Ti:sapphire laser and optical parametric amplifier (OPA), the nonlinear switching properties of a null coupler and a 100% coupler were measured. The experimental results were coincident with the simulations based on nonlinear propagation equations in fiber by using super-mode theory. Nonlinear loss in fiber was also measured to get the injected power at the coupler. After deducting the nonlinear loss and input efficiency, the nonlinear switching critical peak powers for a 100% and a null fused couplers were calculated to be 9410 and 9440 W, respectively. The nonlinear loss parameter P_(N) in an expression of α_(NL)=αP/P_(N) was obtained to be P_(N)=0.23 W.

Experimental study of the FemtoTalbot effect

Experimental investigation of Talbot self-imaging effect of an amplitude grating under illumination of femtosecond laser pulse -- the FemtoTalbot effect is reported. Theoretical analyzed results show that Talbot images under illumination of femtosecond laser pulses are not the same as that under continuous wave illumination. Experimental results are in good agreement with the theoretical analysis. We believe that the experimental investigation of the FemtoTalbot effect is highly interesting for the enormous potential applications of Talbot effect.

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲

阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理，详细分析了模式尺寸效应和非线性效应对飞秒脉冲测量的影响。构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置，利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量。得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其相位在时域和频域的详细信息。谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs，光谱宽度为27 nm，时间带宽积为0.686，算法中的最小误差为0.001792。脉冲压缩后的测量结果为27 fs，光谱宽度为92 nm，时间带宽积为1.27，算法误差为0.00

飞秒激光诱导波纹状微突起结构

利用飞秒激光振荡器产生的脉冲对镀有铬层的玻璃和石英基片进行微加工,发现两种样品表面均有波纹状的微突起结构产生。这些微突起结构离开样品表面的高度为10～300 nm不等,并且随着激光功率的增大而增加,在一定功率下达到饱和状态。它们的形貌、尺寸和高度取决于入射飞秒激光的能流以及飞秒脉冲的参数。通过化学方法证明了这些微突起结构是由玻璃和石英的主要成分SiO2组成的,并非样品表面的铬元素。此外,通过选取适当的飞秒激光功率和样品加工速度,制作了两种不同周期和线宽的光栅结构,显示出飞秒激光振荡器良好的加工性能。

基于反射式达曼光栅的频率分辨光学开关装置

采用反射式达曼光栅对飞秒激光进行分束,可以避免材料色散的影响。搭建了利用反射式1×2达曼光栅为基础的频率分辨光学开关(FROG)装置,并把测量结果与传统多发频率分辨光学开关装置的测量结果进行了对比。理论和实验结果表明,当输入脉冲宽度大于50 fs时,用达曼光栅作为分光器和使用分光镜分光的效果是一样的;当输入脉冲的宽度小于50 fs时,用达曼光栅作为分光器引入的展宽量明显小于分光镜引入的展宽量,尤其是当输入脉冲的宽度小于20 fs时用达曼光栅作为分光器的效果更为突出。

基于孔径耦合带状线的激光脉冲整形系统

实现了一种新型的激光脉冲整形系统，该系统使用了一个由孔径耦合带状线（ACSL）电脉冲整形器驱动的电光调制器。一个电脉冲整形器由两条通过其公共接地板上的耦合孔径发生耦合作用的带状传输线所组成的四端口装置。更换具有不同耦合孔径的公共接地板，该电脉冲整形发生器可以具有150ps时间结构的任意整形电脉冲。将任意整形的电脉冲输入到电光调制器上，就可以得到任意整形的激光脉冲。利用该系统，激光脉冲整形系统能够产生具有150ps前后沿，1～3ns脉冲宽度可调、高对比度、光滑过渡以及任意整形的激光脉冲。

阵列光栅压缩器的空域特性

引入角度偏差、位移偏差作为拼接光栅系统的物理参数，定义了拼接光栅的孔径函数，利用傅里叶角谱理论研究了高斯脉冲入射拼接光栅压缩器后的远场分布特性。研究表明；出射脉冲仍然是高斯型脉冲，但包络中心发生偏移，偏移量由角度偏差量和光束口径决定；位移偏差引入的相位随着拼接光栅压缩器传递，其对远场焦斑的影响，取决于每片子光栅的非整数倍光栅常数的横向位移偏差和纵向位移偏差的综合作用。通过数值计算得到了各维偏差对阵列光栅压缩器空域特性的影响，计算表明：光栅面外角度偏差（俯仰左右）和条纹平行度偏差都必须控制在1μrad以内，

半导体量子阱中传播效应对子带间拉比振荡的影响

通过求解麦克斯韦-布洛赫方程组，分别在存在传播效应和无传播效应两种情况下，研究了调制掺杂的半导体量子阱中子带间的拉比振荡。研究发现，与电子-电子之间的相互作用的非线性相比较，传播效应对拉比振荡的影响更大；在不考虑传播效应时，脉冲可以使量子阱中的电子实现一次完整的布居反转，但是当传播效应存在情况下，完全的粒子数反转已不能实现。另外，研究还发现通过改变载流子的密度可以改变传播效应所产生的影响。

基于电光调制的激光光谱整形技术

提出了一种新型的基于电光调制的激光光谱整形方案，该整形技术可以减轻啁啾脉冲放大系统中的增益窄化效应。傅立叶变换限的宽带种子激光脉冲通过光学展宽器线性展宽后，耦合到加载有整形电脉冲的集成波导调制器中进行整形，整形电脉冲由孔径耦合带状线电脉冲发生器产生。由于线性啁啾脉冲时间-频率的直接对应关系，在时域内对宽带种子激光脉冲整形，其光谱也得到了同样形状的整形。模拟了整形光谱形状，相应的整形电脉冲波形，分析了该整形技术的光谱整形分辨率，以及整形过程中引入的相位畸变。

一种新的芴类衍生物的三光子吸收诱导荧光和光限幅效应研究

通过对新合成的芴的一种具有对称性衍生物4-2-（7-（4-氨基苯乙烯基）-9，9-二（2-乙基己基）-9H-芴-2-）乙烯基）苯胺（BASF）的DMF溶液的研究，发现其具有很强三光子吸收频率上转换荧光发射特性，实验测出上转换荧光的波长范围是456-775nm，在510nm处的荧光强度与入射光强的三次方成正比．在0．03mol／L的浓度下就有明显的三光子吸收诱导的光限幅效应．非线性吸收系数和吸收截面分别为y=4．34×10^20 cm^3／W^2和σ3=2．4×10^-39 cm^6／W^2．

星载激光测距仪的高精度时间间隔测量单元

高精度时间间隔测量单元(TIU)是星载激光测距仪的关键部件。基于现场可编程门阵列(FPGA)研制出了满足星载要求的高精度、高集成度时间间隔测量单元。该单元采用数字计数法结合数字延迟线插入法的技术,在0.5～10 km的测量距离范围内,时间分辨率为500 ps。通过地面检测,在全程范围内保持了良好的线性度,标准偏差小于270 ps。该单元同时具备测量脉冲回波宽度的能力,可以获取目标的脉冲展宽信息。由于单元选用的元器件都具有航天产品性能,因此其设计和技术指标可满足星载激光测距仪的应用。