1 中国科学院物理研究所，北京凝聚态物理国家研究中心，北京 100190
2 松山湖材料实验室，广东 东莞 523808
高重复频率极紫外光源已被广泛应用于电子动力学研究，并且在阿秒谱学研究和显微成像中有广阔的应用前景。高重复频率极紫外光源正在朝更高重复频率、更高光子通量、更高光子能量和更短脉宽的方向发展。介绍了高重复频率极紫外光源的产生和调控，以及极紫外光源应用的分辨能力优化，并展望了高重复频率极紫外光源的未来发展趋势。
非线性光学 超快光学 高次谐波 极紫外光源
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province College of Physics and Optoelectronic Engineering Shenzhen University Shenzhen 518060, P. R. China
2 Laser Institute, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Qingdao Shandong 266000, P. R. China
Multiphoton microscopy (MPM) is a powerful imaging technology for brain research. The imaging depth in MPM is partly determined by emission wavelength of fluorescent labels. It has been demonstrated that a longer emission wavelength is favorable for signal detection as imaging depth increases. However, there has been no comparison with near-infrared (NIR) emission. In order to quantitatively analyze the effect of emission wavelength on 3-photon imaging of mouse brains in vivo, we utilize the same excitation wavelength to excite a single fluorescent dye and simultaneously collect NIR and orange-red emission fluorescence at 828nm and 620nm, respectively. Both experimental and simulation results show that as the imaging depth increases, NIR emission decays less than orange-red fluorescent emission. These results show that it is preferable to shift the emission wavelength to NIR to enable more efficient signal collection deep in the brain.
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2023, 16(6): 2340002
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
Isolated attosecond pulses (IAPs) are generated via applying amplitude gating on high-order harmonic generation driven by carrier-envelope phase stabilized 5.2 fs pulses with 0.5 mJ pulse energy at 770 nm central wavelength at the Synergetic Extreme Condition User Facility. A continuum ranging from 70 to 100 eV that supports sub-100-attosecond pulse is extracted by Zr foil and Mo/Si multilayer mirror. We demonstrate the characterization of the IAP. The retrieved pulse duration is 86 attoseconds. The developed attosecond laser beamline with repetition rate up to 10 kHz is available for users to conduct attosecond photoelectron spectroscopy researches with a capability of coincidence measurement.
amplitude gating coincidence FROG-CRAB high-order harmonic generation isolated attosecond pulses Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 113201
1 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
3 松山湖材料实验室，广东 东莞 523808
近年来随着计算机性能的提高，机器学习中的神经网络发展迅速，在诸多领域中得到了成功的应用。在超快光学中，基于神经网络技术的一些应用在过去几年中也受到了越来越多的关注，例如脉冲表征、光纤激光器的锁模、多模光纤传播动力学、非线性动力学的预测以及脉冲传播等。综述了神经网络在超快光学中已经实现的一些应用，包括实验过程中激光器的自调谐、超快传播动力学的表征和控制以及实验数据的处理和物理规律的发掘，展望了未来的应用前景并分析了面临的挑战。
激光光学 超快光学 神经网络 实验控制 数据处理 中国激光
2023, 50(11): 1101003
1 兰州交通大学土木工程学院, 兰州 730070
2 兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室, 兰州 730070
3 中国市政工程西北设计研究院有限公司, 兰州 730030
碳纤维增强复合材料(CFRP)与黏土砖界面的粘结性能是外贴CFRP加固技术的关键, 为了解CFRP-黏土砖界面粘结性能在硫酸盐侵蚀下的退化规律, 对硫酸盐干湿循环不同周期下的加固试件进行了单面剪切试验, 结果表明: 硫酸盐侵蚀对CFRP片材与浸渍胶性能影响并不明显, 但对CFRP-黏土砖界面粘结性能影响较大, CFRP-黏土砖界面剪应力、承载力均随循环次数呈先小幅上升后明显下降的趋势; 在试验基础上, 根据已有的理论, 提出硫酸盐干湿循环作用下CFRP-黏土砖界面粘结-滑移模型, 通过与试验值对比分析发现, 模型能够很好地反映CFRP-黏土砖界面的粘结性能退化规律。基于ABAQUS软件, 利用内聚力本构关系模型对界面力学行为进行数值模拟, 结果表明,内聚力模型可以很好地模拟界面的非线性力学行为, 数值模拟值与试验值吻合较好。
黏土砖 碳纤维增强复合材料 硫酸盐干湿循环 粘结性能 内聚力模型 clay brick carbon fiber reinforced polymer sulfate drying and wetting cycle bond property cohesion modelling
齐鲁工业大学(山东省科学院) 激光研究所，山东 青岛 266100
近年来，超快掺镱锁模光纤激光器由于其转换效率高、操作方便、免维护、尺寸紧凑等优点，被广泛应用于工业加工、医疗外科、多光子成像等领域。在激光器中补偿群速度色散是获得皮秒甚至飞秒脉冲的有效方法。通过利用光栅对与光谱滤波器，实现了对激光波长、腔内色散和光谱宽度的灵活调节。该激光器能输出稳定的锁模脉冲，对应的基本重复频率为19.41 MHz。在+ 0.0127 ps2色散时中心波长1015~1037 nm可调；在+0.007 ps2色散时中心波长1015~1045 nm可调以及在−0.0127 ps2色散时中心波长1020~1046 nm可调。同时，当净腔色散从反常色散到近零色散变化时，光谱带宽可从1.40 nm调到19.38 nm，对应的压缩后脉冲宽度可从1.03 ps调至175.9 fs。该方案具备连续调整激光器状态的能力，有望用于高功率大能量飞秒激光前端，可以满足对激光器有多种谱宽及波长的应用需求。
飞秒 掺镱激光器 光栅对 激光调谐 femtosecond ytterbium doped fiber laser grating pair laser tuning 红外与激光工程
2022, 51(6): 20210444
西安科技大学材料科学与工程学院, 西安 710054
以乙酸锂和钛酸丁酯为锂源和钛源, 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板, 采用溶胶-凝胶法, 通过焙烧得到添加CTAB的锂钛化合物(Li4Ti5O12), 经过盐酸酸洗, 制备出锂钛离子筛(H4Ti5O12, HTO)。经过热重分析(TG-DTG)、X射线(XRD)、扫描电镜(SEM)、接触角及性能测试, 考察了锂钛离子筛的晶相、形貌及时间对吸附容量的影响。对比CTAB的加入量, 0.1 g的CTAB的离子筛前驱体杂质更少, 晶相比较纯。HTO准二级动力学相关系数R2(0.997 24)大于准一级动力学相关系数R2(0.984 35), 该吸附过程符合化学吸附。HTO在Li+溶液中24 h的吸附容量达到24.44 mg/g, 经过8次吸附脱附后, 吸附容量仍保持在23.68 mg/g, 仅降低3.1%。因此, HTO有良好的循环吸附性能和稳定性, 具有很广阔的市场前景。
软模版 溶胶-凝胶法 锂钛离子筛 尖晶石结构 吸附容量 循环使用 soft template sol-gel method lithium titanium ion sieve spinel structure adsorption capacity recycling
中国石油大学 (北京) 新能源与材料学院, 北京 102249
利用太赫兹时域光谱成像技术检测了存在内部缺陷的高分子 3D 打印样本, 获得了太赫兹时域光谱成像图。初步结果表明, 样本中的缺陷与材料自身对太赫兹波的吸收及反射存在差异, 太赫兹光谱成像可直接表征 3D 打印材料的外部缺陷, 但对存在于样本内部的缺陷, 太赫兹光谱成像结果尚需进一步优化。进一步研究发现, 利用高斯加噪、叠加融合、最小二乘去噪等算法对内部缺陷的光谱图像进行优化, 能够得到清晰的太赫兹时域光谱图像。因此, 利用太赫兹时域光谱成像技术及优化算法, 能够实现对有机高分子 3D 打印材料内部缺陷的表征。
光谱学 图像处理 缺陷检测 太赫兹时域光谱 优化算法 spectroscopy image processing defect detection terahertz time-domain spectroscopy optimization algorithm
中国电子科技集团公司第四十六研究所, 天津 300220
锗片作为衬底材料已在空间太阳电池领域得到广泛的应用, 新型锗基空间太阳能电池对锗片的需求由4英寸(1英寸=2.54 cm)提高到6英寸后, 低位错锗单晶的生长难度增大。本文设计开发了一种适用于直拉法生长大尺寸、低位错锗单晶的双加热器热场系统, 模拟研究了不同形状主加热器的热场分布, 从而得到最优的热场环境。研究发现: 渐变长度为L/h=1/2、渐变率α为65°的渐变型主加热器热场结构能够获得最佳的热场分布, 有利于低位错单晶的生长。经验证, 生长的锗单晶热应力较低, 位错密度在310～450 cm-2范围内。
锗 单晶生长 热场 加热器 温度梯度 位错密度 germanium single crystal growth thermal field heater temperature gradient dislocation density
1 中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249
2 中国石油大学（北京）新能源与材料学院, 北京 102249
3 中国石油大学（北京）石油和化工行业油气太赫兹波谱与光电检测重点实验室, 北京 102249
准确认识不同种类的岩石特征对地质构造、 结构与年代的判断至关重要。 常规光学显微手段虽然可以对岩石的颜色与表面形貌进行直接观测, 但是对岩石种类的判断往往凭靠经验, 一些颜色相近的矿物容易混淆, 所得结果并不准确。 光谱方法能够在不同频段给出样品的多个光学参数信息, 通过建立光学参数与样品自身物性的联系, 可以从多个维度确定样品的性质, 从而有望实现对不同矿物成分与含量定性、 定量评价。 太赫兹光谱具备一定的穿透能力, 能够透过一定厚度的岩石, 是研究岩石物理性质的合理手段。 基于太赫兹光谱技术, 对取自不同地区的花岗岩、 灰岩、 砂岩和油页岩样品进行测试, 分别计算得到每个样品的等效折射率n、 衰减系数a, 并以a为横坐标、 n为纵坐标作图, 结果表明, 相同岩性岩石的n与a基本呈线性相关关系, 而对于不同类型的岩石, 其n随a的线性变化趋势存在明显区别。 进而研究了岩石中的组成、 结构等信息与其太赫兹光谱响应的联系, 分析了不同岩性岩石的光谱响应机制, 结果表明: 花岗岩与灰岩的结构较为致密, 其矿物组成是影响太赫兹光谱响应的主要因素, 利用太赫兹参数能够估算岩石中铁、 镁元素的相对含量; 砂岩的成分较为单一, 太赫兹光谱响应受孔隙度的影响; 而对于油页岩来说, 由于有机质具有强吸收、 低折射率的特点, 其有机质含量越高, 折射率越低, 对太赫兹吸收越强。 结果表明, 太赫兹光谱技术有望成为岩石物理性质现有研究手段的合理补充, 为其评价、 分析提供新技术、 新指标, 有着极其光明的应用前景。
岩石 太赫兹光谱 矿物 孔隙度 含油率 Rock THz spectroscopy Minerals Porosity Oil yield 光谱学与光谱分析
2021, 41(4): 1314
