Generation of 207-femtosecond pulses from a ytterbium figure-of-eight fibre laser

We report the generation of 207-fs pulses with 1.2mW average power at 1036 nm directly from a passively mode-locked Yb-doped fibre laser with a nonlinear optical loop mirror for mode-locking and pairs of diffraction gratings for intracavity dispersion compensation. These results imply a 4-fold reduction in pulse duration over previously reported figure-of-eight cavity passively mode-locked Yb-doped fibre lasers. Stable pulse trains are produced at the fundamental repetition rate of the resonator, 24.0MHz. On the other hand, this laser offers a cleaner spectrum and greater stability and is completely self-starting.

Low Threshold Stretched-pulses Mode-locked Er3+-doped Fiber Laser with Ring Cavity

National Natural Science Foundationa of China(602537060，60408002)

Dissociation of H2+ from a short, intense, infrared laser pulse: proton emission spectra and pulse calibration

The proton energy spectrum from photodissociation of the hydrogen molecular ion by short intense pulses of infrared light is calculated. The time-dependent Schrödinger equation is discretized and integrated. For few-cycle pulses one can resolve vibrational structure, arising from the experimental preparation of the molecular ion. We calculate the corresponding energy spectrum and analyse the dependence on the pulse time delay, pulse length and intensity of the laser for ? ~ 790 nm. We conclude that the proton spectrum is a sensitive probe of both the vibrational populations and phases, and allows us to distinguish between adiabatic and nonadiabatic dissociation. Furthermore, the sensitivity of the proton spectrum from H2+ is a practical means of calibrating the pulse. Our results are compared with recent measurements of the proton spectrum for 65 fs pulses using a Ti:Sapphire laser (? ~ 790 nm) including molecular orientation and focal-volume averaging. Integrating over the laser focal volume, for the intensity I ~ 3 × 1015 W cm-2, we find our results are in excellent agreement with these experiments.

Plasma emission spectroscopy of solids irradiated by intense XUV pulses from a free electron laser

The FLASH XUV-free electron laser has been used to irradiate solid samples at intensities of the order 10(16) W cm(-2) at a wavelength of 13.5 nm. The subsequent time integrated XUV emission was observed with a grating spectrometer. The electron temperature inferred from plasma line ratios was in the range 5-8 eV with electron density in the range 10(21)-10(22) cm(-3). These results are consistent with the saturation of absorption through bleaching of the L-edge by intense photo-absorption reported in an earlier publication. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Evolution of linearly polarized electromagnetic pulses in laser plasmas

An analytical and numerical investigation is presented of the behavior of a linearly polarized electromagnetic pulse as it propagates through a plasma. Considering a weakly relativistic regime, the system of one-dimensional fluid-Maxwell equations is reduced to a generalized nonlinear Schrodinger type equation, which is solved numerically using a split step Fourier method. The spatio-temporal evolution of an electromagnetic pulse is investigated. The evolution of the envelope amplitude of density harmonics is also studied. An electromagnetic pulse propagating through the plasma tends to broaden due to dispersion, while the nonlinear frequency shift is observed to slow down the pulse at a speed lower than the group velocity. Such nonlinear effects are more important for higher density plasmas. The pulse broadening factor is calculated numerically, and is shown to be related to the background plasma density. In particular, the broadening effect appears to be stronger for dense plasmas. The relation to existing results on electromagnetic pulses in laser plasmas is discussed. (c) 2008 American Institute of Physics.

Ab initio Molecular Dynamics Simulations of the Structural Response of Solids to Ultrashort Laser and XUV Pulses

The theoretical model and underlying physics described in this thesis are about the interaction of femtosecond-laser and XUV pulses with solids. The key to understand the basics of such interaction is to study the structural response of the materials after laser interaction. Depending on the laser characteristics, laser-solid interaction can result in a wide range of structural responses such as solid-solid phase transitions, vacuum phonon squeezing, ultrafast melting, generation of coherent phonons, etc. During my research work, I have modeled the systems irradiated by low-, medium- and high-laser intensities, and studied different types of structural dynamics of solids at various laser fluences.

Excitation of Phonons in Solids and Nanostructures by Intense Laser and XUV Pulses and by Low Energy Atomic Collision

Intensive, ultrakurze Laserpulse regen Festkörper in einen Zustand an, in dem die Elektronen hohe Temperaturen erlangen, während das Gitter kalt bleibt. Die heißen Elektronen beeinflussen das sog. Laser-angeregte interatomare Potential bzw. die Potentialenergiefläche, auf der die Ionen sich bewegen. Dieses kann neben anderen ultrakurzen Prozessen zu Änderungen der Phononfrequenzen (phonon softening oder phonon hardening) führen. Viele ultrakurze strukturelle Phänomene in Festkörpern hängen bei hohen Laseranregungen von Änderungen der Phononfrequenzen bei niedrigeren Anregungen ab. Um die Laser-bedingten Änderungen des Phononenspektrums von Festkörpern beschreiben zu können, haben wir ein auf Temperatur-abhängiger Dichtefunktionaltheorie basierendes Verfahren entwickelt. Die dramatischen Änderungen nach einer Laseranregung in der Potentialenergiefläche werden durch die starke Veränderung der Zustandsdichte und der Besetzungen der Elektronen hervorgerufen. Diese Änderungen in der Zustandsdichte und den Besetzungszahlen können wir mit unserer Methode berechnen, um dann damit das Verhalten der Phononen nach einer Laseranregung zu analysieren. Auf diese Art und Weise studierten wir den Einfluss einer Anregung mit einem intensiven, ultrakurzen Laserpuls auf repräsentative Phonon Eigenmoden in Magnesium, Kupfer und Aluminium. Wir stellten dabei in manchen Gitterschwingungen entweder eine Abnahme (softening) und in anderen eine Zunahme (hardening) der Eigenfrequenz fest. Manche Moden zeigten bei Variation der Laseranregungsstärke sogar beide Verhaltensweisen. Das eine Phonon-Eigenmode ein hardening und softening zeigen kann, wird durch das Vorhandensein von van Hove Singularitäten in der elektronischen Zustandsdichte des betrachteten Materials erklärt. Für diesen Fall stellt unser Verfahren zusammen mit der Sommerfeld-Entwicklung die Eigenschaften der Festkörper Vibrationen in Verbindung mit den Laser induzierten Veränderungen in den elektronischen Besetzungen für verschiedene Phonon-eingefrorene Atomkonfigurationen. Auch die absolute Größe des softening und hardening wurde berechnet. Wir nehmen an, dass unsere Theorie Licht in die Effekte der Laseranregung von verschiedenen Materialien bringt. Außerdem studierten wir mit Hilfe von Dichtefunktionaltheorie die strukturellen Material-Eigenschaften, die durch kurze XUV Pulse induziert werden. Warme dichte Materie in Ultrakurzpuls angeregten Magnesium wurde analysiert und verglichen mit den Ergebnissen bei durch Laser Anregung bedingten Änderungen. Unter Verwendung von elektronischer-Temperatur-abhängiger Dichtefunktionaltheorie wurden die Änderungen in den Bindungseigenschaften von warmen dichten Magnesium studiert. Wir stellten dabei beide Effekte, Verstärkung und Abschwächung von Bindungen, bei jeweils verschiedenen Phonon Eigenmoden von Magnesium auf Grund von der Erzeugung von Rumpflöchern und dem Vorhandensein von heißen Elektronen fest. Die zusätzliche Erzeugung von heißen Elektronen führt zu einer Änderung der Bindungscharakteristik, die der Änderung, die durch die bereits vorhandenen Rumpflöcher hervorgerufen wurde, entgegen wirkt. Die thermischen Eigenschaften von Nanostrukturen sind teilweise sehr wichtig für elektronische Bauteile. Wir studierten hier ebenfalls den Effekt einer einzelnen Graphen Lage auf Kupfer. Dazu untersuchten wir mit Dichtefunktionaltheorie die strukturellen- und Schwingungseigenschaften von Graphen auf einem Kupfer Substrat. Wir zeigen, dass die schwache Wechselwirkung zwischen Graphen und Kupfer die Frequenz der aus der Ebene gerichteten akustischen Phonon Eigenmode anhebt und die Entartung zwischen den aus der Ebene gerichteten akustischen und optischen Phononen im K-Punkt des Graphen Spektrums aufhebt. Zusätzlich führten wir ab initio Berechnungen zur inelastischen Streuung eines Helium Atoms mit Graphen auf einem Kuper(111) Substrat durch. Wir berechneten dazu das Leistungsspektrum, das uns eine Idee über die verschiedenen Gitterschwingungen des Graphene-Kuper(111) Systems gibt, die durch die Kollision des Helium Atom angeregt werden. Wir brachten die Positionen der Peaks im Leistungsspektrum mit den Phonon Eigenfrequenzen, die wir aus den statischen Rechnungen erhalten haben, in Beziehung. Unsere Ergebnisse werden auch verglichen mit den Ergebnissen experimenteller Daten zur Helium Streuung an Graphen-Kupfer(111) Oberflächen.

Influence of effective number of pulses on the morphological structure of teeth and bovine femur after femtosecond laser ablation

Femtosecond lasers have been widely used in laser surgery as an instrument for contact-free tissue removal of hard dental, restorative materials, and osseous tissues, complementing conventional drilling or cutting tools. In order to obtain a laser system that provides an ablation efficiency comparable to mechanical instruments, the laser pulse rate must be maximal without causing thermal damage. The aim of this study was to compare the different morphological characteristics of the hard tissue after exposure to lasers operating in the femtosecond pulse regime. Two different kinds of samples were irradiated: dentin from human extracted teeth and bovine femur samples. Different procedures were applied, while paying special care to preserving the structures. The incubation factor S was calculated to be 0.788 +/- 0.004 for the bovine femur bone. These results indicate that the incubation effect is still substantial during the femtosecond laser ablation of hard tissues. The plasma-induced ablation has reduced side effects, i.e., we observe less thermal and mechanical damage when using a superficial femtosecond laser irradiation close to the threshold conditions. In the femtosecond regime, the morphology characteristics of the cavity were strongly influenced by the change of the effective number of pulses. (C) 2012 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). [DOI: 10.1117/1.JBO.17.4.048001]

Ovarian and PGF2 alpha responses to stimulation of endogenous PRL pulses during the estrous cycle in mares

The effects of a PRL-stimulating substance (sulpiride) on PRL and PGF2 alpha secretion and on luteal and ovarian follicular dynamics were studied during the estrous cycle in mares. A control group (n = 9) and a sulpiride group (Sp; n = 10) were used. Sulpiride (25 mg) was given every 8 h from Day 13 postovulation to the next ovulation. Repeated sulpiride treatment did not appear to maintain PRL concentrations at 12-h intervals beyond Day 14. Therefore, the hypothesis that a long-term increase in PRL altered luteal and follicular end points was not testable. Hourly samples were collected from the hour of a treatment (Hour 0) to Hour 8 on Day 14. Concentrations of PRL increased to maximum at Hour 4 in the Sp group. The PRL pulses were more prominent (P < 0.008) in the sulpiride group (peak, 19.4 +/- 1.9 ng/mL; mean +/- SEM) than in the controls (11.5 +/- 1.8 ng/mL). Concentrations of a metabolite of PGF2a (PGFM), number, and characteristics of PGFM pulses, and concentrations of progesterone during Hours 0 to 8 were not affected by the increased PRL. A novel observation was that the peak of a PRL pulse occurred at the same hour or 1 h later than the peak of a PGFM pulse in 8 of 8 PGFM pulses in the controls and in 6 of 10 pulses in the Sp group (P < 0.04), indicating that sulpiride interfered with the synchrony between PGFM and PRL pulses. The hypothesis that sulpiride treatment during the equine estrous cycle increases concentrations of PRL and the prominence of PRL pulses was supported. (c) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.