•使用激光,凝结相,纳米系统和腔体光学系统研究基本科学问题。•探索激光辐射与物质在超高强度下的相互作用,并使用超短激光脉冲 - 直至tosecond域。•开发使用高强度,超短,X射线从自由电子激光器来测量物质中的电子和结构动力学的方法•开发和应用基于光子学的工具作为生命科学,旨在了解生物学的基本机制,以了解生物学的基本机制,以更好地诊断和开发量子的技术•用于范围和开发成像技术•世界化的技术••了解成像技术•基于量子光学的密码学。•开发高级理论和计算技术,以模拟复杂激光诱导的动力学,非线性光学和超耗电激光脉冲。•利用量子机械性能开发超高精度传感器•生成,操纵和测量光的量子状态
超快激光脉冲在介电时的贝塞尔束在空间形状上形成,产生了高纵横比等离子体通道,其松弛会导致纳米渠道的形成。我们报告了纳米渠道钻孔效率的强烈增强,并通过双脉冲在10至500 ps之间的延迟隔开。这使直径降低到100 nm的纳米通道形成。实验吸收测量结果表明,钻井效率的增加是由于能量沉积的结果增加所致。纳米通道的形成对应于第二脉冲吸收的急剧变化,证明了第一个脉冲产生的相变发生。这会产生一个高度吸收的长期状态。我们的测量结果表明,它与第一个激光脉冲照明后<10 ps的时间尺度内发生的温暖玻璃的半度性化兼容。
我们证明,飞秒光脉冲的时间对比度是透明介电内部激光写作的关键参数,允许不同的材料修饰。特别是,二氧化硅玻璃中的各向异性纳米孔由10 7飞秒YB的高对比度产生:kgw激光脉冲,而不是低对比度的10 3 yb纤维激光脉冲。差异起源于纤维激光器,该纤维激光器将其三分之一的能量的能量存储在最高200 ps的脉冲后。通过激光诱导的瞬时缺陷吸收脉冲的这种低强度分数,其寿命相对较长,激发能量(例如自捕获的孔)极大地改变了能量沉积的动力学和材料修饰的类型。我们还证明,低对比度脉冲可以有效地创建层状双重结构,该结构可能是由四极杆非线性库驱动的。
尽管太赫兹波对主要由水组成的生物组织的穿透力很低,但它仍利用这一特性在多种医学成像或 THz 光谱应用中发挥作用。它们同样可以检测看不见的癌症、检测牙釉质下的早期龋齿、研究组织或细胞的水化作用、分析碳水化合物、蛋白质、胆固醇晶体或 DNA 等分子的结构损伤。在制药领域,THz-TDS 光谱可以研究药物的结构多态性。通过 THz 分析已经识别出不同光谱形式的活性药物成分 (API)。THz 还用于表征由不同活性药物物质 (多层片剂) 组成的缓释片 (SRT)。药片内部通过超短激光脉冲进行探测,根据其折射率,每层都会或多或少地反射激光脉冲。这可以以非破坏性的方式形成对比图像。这种太赫兹脉冲成像技术(TPI)的优点是可以提供有关这些层的特性的定量信息:封装的厚度、涂层的可重复性、分布和均匀性。
摘要:用超短激光脉冲对透明材料的受控处理需要详细而精确的了解,从激光能量沉积和材料内部能量转化到流体动力学弛豫和机械响应中的各种激光 - 物质相互作用机制。为了解决这个问题,我们首先基于飞秒泵和探针显微镜偏置镜开发了多时间的实验方法。泵是一个360-FS,1-μJ红外(1030 nm)激光脉冲,分开以提供515 nm的飞秒探头,并延迟可调节从飞秒到纳米秒的延迟。获得的时间分辨的阴影图像允许测量瞬态探针传输。然后,载体密度是通过使用Beer-Lambert Law和Drude模型方法来确定的,证明了大部分熔融二氧化硅内部略有临界等离子体的超快形成。并行,定量双折射图像通过使用光弹性定律来测量压力,从而通过发射GPA压力波的发射光弹性定律揭示了吸收的激光能量,这是激光脉冲后几百个picseconds。然后,使用多尺度型物理模型来解释实验观察结果,计算电子动力学,激光传播和流体动力响应。实验验证后,模拟允许确定局部基本材料特性(应力,密度和温度)的时间演变。我们的方法将来可以用来解释由超短激光脉冲引起的机械驱动的透明材料结构。实验和模拟结果的这种组合使我们能够定量讨论不同激光能量弛豫通道在发现整个相互作用情况的材料中的重要性。我们的模型预测20-GPA的最大初始应力载荷,最高晶格温度达到3.5 10 4K。我们还表明,通过发射弱冲击波,消散了总吸收激光能量的〜2%。
摘要 X/γ 射线在实验室天体物理和粒子物理中有许多潜在的应用。尽管已经提出了几种方法来产生具有角动量(AM)的电子、正电子和 X/γ 光子束,但产生超强明亮的 γ 射线仍然具有挑战性。本文提出了一种全光学方案来产生具有大光束角动量(BAM)、小发散度和高亮度的高能 γ 光子束。在第一阶段,强度为 10 22 W/cm 2 的圆偏振激光脉冲照射微通道靶,从通道壁拖出电子,并通过纵向电场将其加速到高能量。在此过程中,激光将其自旋角动量(SAM)转换为电子的轨道角动量(OAM)。在第二阶段,驱动脉冲被附着的扇形箔反射,从而形成涡旋激光脉冲。在第三阶段,高能电子与反射的涡旋脉冲正面碰撞,并通过非线性康普顿散射将其 AM 转移到 γ 光子。三维粒子模拟表明,γ 射线束的峰值亮度约为 10 22
需要进行概念验证的想法是一种基于单次散射扫描 (SISCAN) 的新型短激光脉冲实时表征设备。通过技术验证和商业活动,我们将展示该概念的功能,评估和降低风险,并准备利用增加的商业潜力,满足激光制造商以及科学和商业领域的激光用户的需求。
本文讨论了在具有静态均匀磁场 B ∗ 的等离子体中用激光脉冲加速电子。激光脉冲垂直于磁场线传播,其极化选择为 (E 激光 · B ∗ ) = 0。本文重点研究具有可观初始横向动量的电子,这些电子由于强烈的失相,在没有磁场的情况下无法从激光中获得大量能量。结果表明,磁场可以通过旋转这样的电子来引起能量增加,从而使其动量变为向前。能量增益在这个转折点之后仍会持续,在此转折点处失相会降至一个非常小的值。与纯真空加速的情况相反,电子会经历快速的能量增加,通过分析得出的最大能量增益取决于磁场强度和波的相速度。磁场增强的能量在高激光振幅(a 0 ≫ 1)下非常有用,此时与真空中的加速度类似的加速度无法在数十微米的范围内产生高能电子。强磁场有助于在不显著增加相互作用长度的情况下增加 a 0。
本文讨论了在具有静态均匀磁场 B ∗ 的等离子体中用激光脉冲加速电子。激光脉冲垂直于磁场线传播,其极化选择为 (E 激光 · B ∗ ) = 0。本文重点研究具有可观初始横向动量的电子,这些电子由于强烈的失相,在没有磁场的情况下无法从激光中获得大量能量。结果表明,磁场可以通过旋转这样的电子来引起能量增加,从而使其动量变为向前。能量增益在这个转折点之后仍会持续,在此转折点处失相会降至一个非常小的值。与纯真空加速的情况相反,电子会经历快速的能量增加,通过分析得出的最大能量增益取决于磁场强度和波的相速度。磁场增强的能量在高激光振幅(a 0 ≫ 1)下非常有用,此时与真空中的加速度类似的加速度无法在数十微米的范围内产生高能电子。强磁场有助于在不显著增加相互作用长度的情况下增加 a 0。
利用脉冲激光激发和加工材料已经成为科学和工业领域的多功能工具。例如,脉冲激光加热用于产生冲击波,用于动态压缩研究1-3、光声材料光谱4-6或工业应用,如激光烧蚀7,8、激光切割9,10或激光打标11。在许多其他实验和应用中,激光加热虽然是一种不受欢迎的副作用,但必须加以考虑。当今商用脉冲激光源发出的脉冲持续时间从几飞秒到几百纳秒不等。因此,激光加热的相关时间尺度至少延伸超过五个数量级。除了脉冲持续时间之外,光与物质的相互作用还取决于其他参数,如激光波长λ、激光能量密度和脉冲重复率。通常,这些量的最佳组合是在实证研究中找到的。本文推导出一个参数来描述不透明介质吸收激光脉冲后的热扩散动力学。该参数仅取决于材料常数和激光脉冲持续时间,并允许快速估算样品表面产生的峰值温度。