飛秒激光與大氣、玻璃以及晶體相互作用若干現象的研究.pdf

1、飛秒激光技術推動了強場物理、材料物理等相關學科的迅猛發(fā)展。它的超高、超強特性以及極高的時間分辨特性為進一步研究物質世界提供了新的方法。飛秒激光與物質相互作用發(fā)現了許多有趣的現象。這些領域具有巨大的應用前景，受到了學術界的高度重視。 本文開展的主要工作以及得到的結論概括如下：第一部分：飛秒激光與大氣的相互作用。 1)研究了飛秒激光在大氣中的傳輸特性。數值模擬結果表明在低功率入射、大氣沒有被電離的情況下，隨著傳輸距離或入射功

2、率的增加，頻譜逐漸展寬。這對超連續(xù)譜的產生和應用具有重要的理論指導意義。 2)探討了圓錐輻射角隨著波長的變化關系。理論分析表明離泵浦波長越遠的新生波長發(fā)散角越大。結合自相位調制和衍射公式解釋了這一圓錐輻射現象。根據這一理論，可以構建絲截面上的光強分布，它也將變成測量絲強度剖面的方法。 第二部分：飛秒激光與硼酸鹽和鈦酸鹽的相互作角。 1)高重復率的飛秒激光與硼酸鹽玻璃的相互作用 1.用晶體生長的基元理論解釋

3、了飛秒激光輻照硼酸鹽玻璃后結構的變化。在玻璃無規(guī)則網絡結構中，存在著與晶體中相同或者相近的基團。激光輻照后，在飛秒激光場引起的高溫高壓下，硼酸鹽玻璃的網絡結構被破壞，價鍵發(fā)生斷裂，生長基元遵循能量最低的原理進行微結構的重排，形成了β-BaB2O4晶體。 2.用共焦顯微喇曼的mapping，研究了飛秒激光輻照硼酸鹽玻璃后輻照區(qū)域內晶體的分布以及相變的過程。發(fā)現高低溫相的BBO晶體在輻照區(qū)域內分布其獨特的特點以及分布不均勻性。

4、 2)高重復率的飛秒激光與鈦酸鹽玻璃的相互作用1.首次發(fā)現飛秒激光輻照鈦酸鹽玻璃后形成了銳鈦礦晶體。從理論上講TiO2應有三種形式，銳鈦礦，金紅石和板鈦礦。和Ba2+結合，還會出現BaTiO3和Ba2TiO4兩種形式。但在飛秒激光與鈦酸鹽玻璃相互作用中，只發(fā)現銳鈦礦和Ba2TiO4兩種形式。由此可知，在該實驗條件下，銳鈦礦更易生成并且穩(wěn)定。 2.根據銳鈦礦和Ba2TiO4晶體的特征喇曼譜線隨著離開焦點距離的變化，發(fā)現在離開焦點

5、一定距離處，在鈦酸鹽玻璃中選擇性形成Ba2TiO4晶體，但鈦酸鹽玻璃的結構未完全被破壞。焦點處，主要形成銳鈦礦晶體。Ba2TiO4晶體是鈦酸鹽玻璃結構破壞后向銳鈦礦晶體轉變的過渡類型。 第三部分：飛秒激光與晶體的相互作用。 1)研究飛秒激光和高溫相BBO晶體相互作用的過程。實驗和理論表明飛秒激光輻照高溫相α-BaB2O4晶體后發(fā)生了位移型相變，相變?yōu)榈蜏叵嗟摩?BaB2O4晶體。要實現從高溫相到低溫相的完全相變，需要改變