作者单位
摘要
1 上海大学 物理系,上海 200444
2 江苏大学 材料科学与工程学院,镇江 212013
以晶面<100>的硅片为研究对象,使用重复频率1 kHz的超快复合双脉冲作为激发工具,通过研究双脉冲之间的偏振夹角、延迟时间和脉冲数对周期性结构面积的影响,探究引起周期性结构演化的非线性电离动力学。实验结果表明,在激光能量密度为0.23 J/cm2、脉冲组合为100个的复合脉冲辐照条件下,正交偏振诱导的结构面积最小,相比于其他入射形式下诱导的最大面积减小率约为45%,这是因为局域场的反复调制抑制了周期性结构边缘烧蚀阈值的降低。在正交偏振时,随着两束脉冲之间延迟时间的改变,通过观察诱导结构面积变化可以分析从电子电离到物质喷发的连续过程。该复合脉冲调控技术可为研究超快激光诱导半导体表面周期性结构的偏振依赖性与电子电离效率提供参考,进一步的改进有望实现超衍射极限结构的快速诱导。
超快光学 超快复合脉冲 偏振依赖性 局域场调控  电离过程 Ultrafast optics Ultrafast combination pulses Polarization dependence Local field modulation Silicon Ionization processes 
光子学报
2023, 52(7): 0752304
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 School of Material Science and Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
We designed a femtosecond (fs) + picosecond (ps) double-pulse sequence by using a Mach–Zehnder-like apparatus to split a single 120 fs pulse into two sub-pulses, and one of them was stretched to a width of 2 ps by a four-pass grating system. Through observing the ripples induced on the ZnO surface, we found the ionization rate appeared to be higher for the sequence in which the fs pulse arrived first. The electron rate equation was used to calculate changes of electron density distribution for the sequences with different delay times. We suggest that using a temporally shaped fs+ps pulse sequence can achieve nonlinear ionization control and influence the induced ripples.
ZnO ultrafast double-pulse sequence ripple temporal shaping nonlinear ionization 
Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 021602
作者单位
摘要
1 上海大学物理系, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
3 西安航天复合材料研究所, 陕西 西安 710025
一次性整体成型或传统的加工方式已不能满足聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维增强复合材料精密加工和装配的要求。首先分别采用波长为355 nm的紫外皮秒激光和波长为1030 nm的红外皮秒激光对PBO纤维增强复合材料进行切割加工,加工过程中采用渐进式焦点下移和多道扫描策略;然后采用扫描电子显微镜观察了复合材料的切割截面形貌,分析了材料的物理去除机制和加工热损伤;最后研究了激光功率、扫描速度和方向、脉冲重复频率等激光参数与切割质量、切割效率之间的关系。实验结果表明:紫外皮秒激光可以实现“冷加工”和光化学效应,得到了较高的切割质量;激光焦点随加工进程下移可以有效提高加工质量并改善材料切割表面的一致性。研究结果表明,采用8 W、400 kHz、1000 mm/s的激光参数可以进行高质、高效的材料加工。
激光技术 激光与物质相互作用 皮秒激光 聚对苯撑苯并双噁唑纤维增强复合材料 表面质量 热损伤 加工效率 
中国激光
2020, 47(10): 1002004
作者单位
摘要
上海大学物理系, 上海 200444
超短脉冲的时空特性已经展示了对材料改性的重要影响,在过去十几年迅速成为飞秒激光微加工领域的研究热点。为此,简要从飞秒脉冲时空耦合的基本概念出发,回顾了实验中观察到的时空耦合效应及基于时空耦合的时空聚焦技术,介绍了时空聚焦技术在加工领域的应用,重点讨论了时空耦合对透明材料内部的非互逆性直写及不对称纳米光栅结构的影响。
激光光学 飞秒激光 时空耦合 纳米光栅 脉冲前沿倾斜 非互逆性直写 
激光与光电子学进展
2020, 57(11): 111403
作者单位
摘要
1 上海大学理学院物理系, 上海 200444
2 上海科技大学-上海光学精密机械研究所超强超快联合实验室, 上海 201210
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300110
回顾了近年来利用超快自旋动力学过程产生太赫兹(THz)辐射的研究进展。介绍了基于逆自旋霍尔效应和逆Rashba-Edelstein效应的瞬态自旋流-电荷流转换,指出铁磁/非磁性异质结构已被用于设计低成本、高效率的THz辐射源。通过优化膜厚、生长条件、衬底和结构,可进一步提高基于自旋电子学的THz发射器的效率和带宽。简述了THz发射光谱在研究超快自旋泽贝克效应形成动力学中的应用。
非线性光学 太赫兹辐射 超快光谱 自旋流 逆自旋霍尔效应 自旋泽贝克效应 
中国激光
2019, 46(5): 0508005
Author Affiliations
Abstract
Physics Department of Science College, Shanghai University, Shanghai 200444, China
Based on Kogelnik’s coupled-wave theory, it is found that when a femtosecond pulse is incident on a transmitted volume holographic grating, two transverse standing waves along the grating vector direction will be generated inside the volume holographic grating (VHG). Due to field localization of two standing waves, they have two different velocities along the propagation depth. On the output plane of the VHG, femtosecond dual pulses are generated in both the diffracted and transmitted directions. Results show that the pulse interval is determined by the refractive index modulation and thickness of the grating, while the waveform of the dual pulses is independent of the grating parameters.
320.5540 Pulse shaping 050.7330 Volume gratings 050.1940 Diffraction 
Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 113201
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
Spatio-temporal coupling characteristics of ultrafast laser pulses are quantitatively tailored. An asymmetric microstructure is induced in the focal volume when the laser scans perpendicularly to the direction of the spatial chirp in fused silica. The tilted direction reverses when adding a Dove prism into the light path. The sign of the pulse front tilt can be turned from positive to negative by changing the group delay dispersion by steps. We reveal that the tilted direction of a microstructure depends on spatial chirp, and the interplay between spatio-temporal chirp leads to the change of tilted angles.
140.3390 Laser materials processing 220.4000 Microstructure fabrication 320.5540 Pulse shaping 
Chinese Optics Letters
2019, 17(8): 081402
作者单位
摘要
1 上海大学理学院, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
采用长焦距透镜与连续介质气体靶是目前高亮度高次谐波产生实验中谐波产率较高的方案, 在长焦距透镜方案中进一步探索使用准相位匹配技术, 有望在连续介质靶的基础上进一步提高高次谐波信号的强度。根据准相位匹配技术, 设计了一种多喷嘴阵列气体靶, 通过模拟计算的方法, 对比传统连续介质气体靶与多喷嘴气体靶这两种方案, 从理论上证实多喷嘴气体靶可以实现谐波信号强度的进一步提升。
超快光学 高次谐波 准相位匹配 多喷嘴阵列 
中国激光
2017, 44(10): 1001002
作者单位
摘要
上海大学理学院物理系, 上海 200444
利用Kogelnik耦合波方程和传输矩阵法,推导了飞秒脉冲通过透射型多层体光栅(SVHG)衍射的耦合波方程,得到时、频域的衍射场和衍射光强表达式。时域衍射光强的数值模拟结果表明,每一个VHG层提供一个时域衍射脉冲,脉冲波形由该VHG参数决定,如厚度、折射率调制度等,与其他VHG和穿插层的参数无关。穿插层会对置于其左侧的VHG层衍射脉冲产生负时间轴方向的平移,对置于其右侧的VHG层衍射脉冲无影响,因此可以通过改变VHG层和穿插层参数实现可调控的飞秒脉冲串。最后,通过衍射效率和衍射谱表达式解释了产生脉冲串的原因。
光栅 多层体光栅 飞秒脉冲 衍射 脉冲整形 
光学学报
2017, 37(7): 0705001
黄媛媛 1,2,3,*钱静 2邵冲云 3,4李虹瑾 2,3[ ... ]赵全忠 2
作者单位
摘要
1 上海大学物理系, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术研发中心, 上海 201800
采用飞秒激光脉冲辐照不同羟基浓度的纯石英玻璃, 诱导其内部产生缺陷。系统研究了羟基浓度、激光脉宽和激光功率对缺陷类型和浓度的影响。石英玻璃的显微荧光谱、吸收谱和发射谱测试表明, 飞秒激光诱导石英玻璃可以产生非桥氧空穴中心(NBOHC)、非弛豫氧空位[ODC(Ⅱ)]和E′心3种缺陷; 低羟基浓度石英玻璃易产生ODC(Ⅱ)缺陷, 高羟基浓度石英玻璃易产生NBOHC缺陷。用波长为254 nm的紫外灯激发飞秒激光辐照后的高羟基浓度石英玻璃可观察到明显的红色荧光(波长为650nm), 其发光强度与飞秒激光的脉宽和功率相关, 发光强度随激光脉宽的增加先增加后减小, 随激光功率的增加先增加后趋于平缓。
激光制造 飞秒激光 激光与物质相互作用 荧光 羟基 纯石英玻璃 缺陷 
中国激光
2017, 44(1): 0102011

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