飛秒激光與透明介質(zhì)非線性相互作用的研究.pdf

1、飛秒激光與透明介質(zhì)的非線性相互作用具有許多獨(dú)特性質(zhì)，其在超精密加工、醫(yī)學(xué)外科手術(shù)、納米生物醫(yī)學(xué)工程、微光子器件的制造及高密度三維數(shù)字存儲(chǔ)等方面具有極高的應(yīng)用價(jià)值。本文主要涉及兩方面的研究?jī)?nèi)容：探討飛秒激光與透明介質(zhì)非線性相互作用的機(jī)理以及飛秒激光與透明介質(zhì)非線性相互作用的應(yīng)用——飛秒激光三維光數(shù)字存儲(chǔ)和飛秒激光光波導(dǎo)的寫入。 首先參與研究、建立了一套飛秒激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于飛秒激光與透明介質(zhì)相互作用的非線性研究、超精細(xì)加工以及

2、微光子器件制造等多種用途，并參與設(shè)計(jì)了無(wú)展寬器鈦寶石啁啾脈沖再生放大器，測(cè)量了飛秒激光系統(tǒng)的輸出參數(shù)。 本文從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了在飛秒激光脈沖作用下，透明介質(zhì)中的不同非線性現(xiàn)象以及相應(yīng)的基本機(jī)制。對(duì)單個(gè)飛秒激光作用于重鋇火石玻璃(ZBaFl5)和熔融石英的非線性光學(xué)現(xiàn)象，指出重鋇火石玻璃(ZBaFl5)在低激勵(lì)強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生色心，在高激勵(lì)強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生微爆；對(duì)于熔融石英內(nèi)部產(chǎn)生的多次微爆現(xiàn)象，基于飛秒激光脈沖在透明介質(zhì)內(nèi)的自聚焦效應(yīng)和自

3、由電子等離子體的自散焦效應(yīng)，提出了單個(gè)飛秒激光脈沖在熔融石英內(nèi)誘導(dǎo)多次微爆的簡(jiǎn)易模型；基于Fokker-Planck方程建立了飛秒激光微爆的模型，首次給出了在透明介質(zhì)中產(chǎn)生微爆的閾值解析表達(dá)式，利用典型參數(shù)得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性。 本文用衍射方法和光譜分析法探討了近紅外飛秒激光與光學(xué)玻璃相互作用的物理機(jī)制。建立了飛秒激光在玻璃中產(chǎn)生的微細(xì)線陣結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的效應(yīng)模型，模擬了其衍射光場(chǎng)分布，首次指出飛秒激光作用于

4、熔融石英產(chǎn)生的微細(xì)線陣結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)既引起光傳輸?shù)南辔蛔兓忠鹫穹兓渲幸哉凵渎室鸬南辔蛔兓癁橹?；根?jù)熔融石英的熒光光譜分析，發(fā)現(xiàn)了自陷極子的產(chǎn)生。 本文進(jìn)行了近紅外飛秒激光脈沖三維光數(shù)字存儲(chǔ)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和無(wú)源、有源波導(dǎo)的寫入實(shí)驗(yàn)。首次成功地實(shí)現(xiàn)了1kHz的飛秒激光在PMMA中的多層二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的寫入和讀出，存儲(chǔ)密度達(dá)到101Obits/cm3。首次在Er3+：Yb3+共摻鋰硅酸鹽激光玻璃內(nèi)部制作了微米級(jí)有