秒和飛秒級(jí)的光脈沖提供了新的技術(shù)手段。飛秒激光技術(shù)經(jīng)歷了1981年的染料激光（第一代）和1991年以摻鈦藍(lán)寶石激光（第二代）為代表的發(fā)展階段，實(shí)現(xiàn)了超快的時(shí)間特性和超強(qiáng)的功率特性（峰值功率可提高至1015W），成為激光受控核聚變的快速點(diǎn)火、新一代加速器、精密微納加工等前沿科學(xué)技術(shù)的重要支撐技術(shù)，從而開創(chuàng)了飛秒激光技術(shù)應(yīng)用的新時(shí)代。在這樣的前沿科學(xué)技術(shù)發(fā)展需求的背景下，1995年在德國(guó)研制出了第一根光子晶體光纖（Photonic Crystal Fiber，PCF），到21世紀(jì)初已形成以光子晶體光纖激光為代表的新一代飛秒激光技術(shù)。其主要特征是，將微納結(jié)構(gòu)引入增益介質(zhì)，從而使產(chǎn)生飛秒激光的主要物理 ...

在其中傳輸?shù)?span style="color:red;">光脈沖的展寬特性，它是由于光纖中傳輸信號(hào)的不同頻率（波長(zhǎng)）成分與不同模式成分的群速度不同而引起傳輸信號(hào)發(fā)生畸變的一種物理現(xiàn)象。色散將使光纖中傳輸?shù)臒o(wú)論是脈沖信號(hào)還是模擬信號(hào)均要發(fā)生波形畸變。信號(hào)波形畸變將導(dǎo)致傳輸?shù)?span style="color:red;">光脈沖在時(shí)域展寬而強(qiáng)度降低，從而使誤碼率增加，通信質(zhì)量下降。為保證通信質(zhì)量，則勢(shì)必要加大相鄰信息碼之間的距離，這將限制通信容量；而且由于光纖的色散具有均勻性和累加性，傳輸距離越長(zhǎng)，脈沖展寬與衰減也越嚴(yán)重，因而色散將限制信號(hào)在光纖中的最大中繼距離。由此可見(jiàn)，解決色散補(bǔ)償問(wèn)題，制造出低色散的優(yōu)質(zhì)光纖，對(duì)增加通信容量、延長(zhǎng)通信距離是十分重要的。分析表明，實(shí)際光源（如半導(dǎo)體激光器 ...

，當(dāng)其從兩激光脈沖重合處開始運(yùn)動(dòng)至兩激光脈沖完全脫離，便完成了一次該路激光脈沖對(duì)另一路激光脈沖的掃描，可輸出相關(guān)函數(shù)的波形。兩束光共線入射倍頻晶體時(shí)因滿足相位匹配條件發(fā)生倍頻效應(yīng)（通過(guò)調(diào)節(jié)倍頻晶體的方向，可滿足單束光入射不發(fā)生倍頻），探測(cè)器接收倍頻光的信號(hào)，通過(guò)該信號(hào)的時(shí)間延遲和強(qiáng)度可確定原始激光的脈沖寬度。（2）非共線傳輸型當(dāng)兩束光經(jīng)過(guò)回返裝置再次回到分束片時(shí)不是共軸傳輸即為非共線測(cè)量方式，如上圖所示。兩束光經(jīng)透鏡聚焦至倍頻晶體倍頻，二次諧波可通過(guò)光闌并被探測(cè)器接收，而基頻光則被擋在探測(cè)器靶面外。與共線型相比，該方法可以消除信號(hào)光中的背景光，能提供更高的測(cè)量精度，因此是目前使用更加廣泛的檢測(cè) ...

生并發(fā)射一束光脈沖，打在物體上并反射回來(lái)，最終被接收器所接收。接收器準(zhǔn)確地測(cè)量光脈沖從發(fā)射到被反射回的傳播時(shí)間。鑒于光速是已知的，傳播時(shí)間即可被轉(zhuǎn)換為對(duì)距離的測(cè)量。結(jié)合激光器的高度，激光掃描角度，就可以準(zhǔn)確地計(jì)算出每一個(gè)地面光斑的三維坐標(biāo)X，Y，Z，如圖所示。RGB雙目指的是目前大家都在熱點(diǎn)研究的，僅依靠雙相機(jī)的視差獲取深度信息的方式。RGB雙目相機(jī)因?yàn)榉浅Ｒ蕾嚰儓D像特征匹配，所以在光照較暗或者過(guò)度曝光的情況下效果都非常差，另外如果被測(cè)場(chǎng)景本身缺乏紋理，也很難進(jìn)行特征提取和匹配。根據(jù)幾何原理：可以得出坐標(biāo)信息。雖然由視差計(jì)算深度的公式很簡(jiǎn)潔，但視差d本身的計(jì)算卻比較困難。我們需要確切地知道左眼 ...

以及在整個(gè)激光脈沖周期中材料溫度如何升高，從而接近熱損傷點(diǎn)。不同的材料有不同的吸收率，不同的熱損傷溫度，不同的介電擊穿等級(jí)。圖1 連續(xù)波激光，損傷由高平均激光功率密度引起的熱效應(yīng)導(dǎo)致。降低功率密度，可以防止損壞圖2 長(zhǎng)脈沖激光，高功率密度引起的熱損傷。減小峰值功率或減小脈沖寬度以防止損壞圖3 短脈沖激光，高功率密度引起的介質(zhì)擊穿。降低峰值功率密度，防止損壞圖4 短脈沖激光器，低重復(fù)率，無(wú)損傷圖5 短脈沖激光，高重復(fù)率導(dǎo)致熱損傷。降低峰值功率密度或降低重復(fù)率，以防止損壞二、 激光損傷的定義為了充分理解激光損傷原理，首先有必要定義一些關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和變量，這些術(shù)語(yǔ)將用于下面的方程中，請(qǐng)參閱表1和圖6來(lái)了 ...

要兩個(gè)超快激光脈沖在樣品上空間和時(shí)間上重疊。為了獲得穩(wěn)定的時(shí)間重疊，當(dāng)今的SRS顯微鏡通常使用單個(gè)Ti：藍(lán)寶石激光可產(chǎn)生泵浦光束和斯托克斯光束。皮秒和飛秒激光器均可用于SRS測(cè)量。皮秒激光器提供了更精細(xì)的光譜輪廓。無(wú)需額外的光學(xué)器件即可實(shí)現(xiàn)高光譜分辨率。與自發(fā)拉曼光譜不同，自發(fā)拉曼光譜可以用單色激光同時(shí)測(cè)量所有拉曼光譜，而受激拉曼光譜則需要進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)整以測(cè)量其他光譜點(diǎn)，并且在獲取光譜圖像時(shí)調(diào)整激光波長(zhǎng)會(huì)限制測(cè)量速率。另一方面，飛秒激光器本身具有廣譜。可以使用一種稱為“光譜聚焦”的技術(shù)來(lái)快速調(diào)整泵和斯托克斯束之間的能量差。可以在更短的時(shí)間內(nèi)獲取光譜圖像。但是，這種方法增加了系統(tǒng)的光學(xué)復(fù)雜性。需要 ...

50 fs激光脈沖。光學(xué)隔離器裝在激光振蕩器的出口，以防止激光束反射回振蕩器。在隔離器前安裝半波片調(diào)節(jié)TDTR測(cè)量時(shí)的激光功率。然后激光束通過(guò)偏振分束器分成泵浦光和探針光。在PBS之前，另一個(gè)半波片用來(lái)調(diào)整泵浦和探針光束之間的功率比。泵束通常在0.2-20 MHz范圍內(nèi)使用電光調(diào)制器(EOM)調(diào)制頻率，然后通過(guò)物鏡聚焦到樣品。另外一些TDTR設(shè)置使用聲光調(diào)制器(AOM)，但由于AOM的上升時(shí)間長(zhǎng)得多，調(diào)制頻率通常有限。EOM調(diào)制頻率作為鎖定檢測(cè)的參考。在通過(guò)相同的物鏡聚焦到樣品之前，探針光束通過(guò)機(jī)械延遲線產(chǎn)生時(shí)間延遲。探測(cè)束通常在延遲階段之前擴(kuò)束，以減小長(zhǎng)距離傳輸導(dǎo)致的發(fā)散。圖1. 典型TDT ...

實(shí)線表示的激光脈沖的光譜。從熱載流子的角度來(lái)看，非平衡過(guò)程發(fā)生在區(qū)域B和區(qū)域C。這些區(qū)域越寬，熱載流子行為被確定得越好。較低的頻率受到電子-聲子耦合常數(shù)的限制，而上限是激光脈沖頻譜的延伸。在這種情況下，黃金是熱載流子研究的最佳材料，其帶寬從1 GHz擴(kuò)展到5 THz。圖2.二氧化硅層上金膜的TDTR實(shí)驗(yàn)和模擬TM信號(hào)為了驗(yàn)證模型，已經(jīng)測(cè)量了二氧化硅層上50 nm金膜的TDTR信號(hào)，激光脈沖持續(xù)時(shí)間為1 ps(532 nm)。讓我們注意到信號(hào)是負(fù)的，因?yàn)樵谶@個(gè)波長(zhǎng)下金的熱反射系數(shù)是負(fù)的，如圖2插圖。圖2比較實(shí)驗(yàn)和模擬(2TM)熱光譜。即使區(qū)域C和區(qū)域D重疊，上面詳述的不同區(qū)域也清晰可見(jiàn)，因?yàn)? ...

譜需要記錄激光脈沖激發(fā)后發(fā)射光隨時(shí)間變化的強(qiáng)度分布。理論上可以記錄單個(gè)激發(fā)-發(fā)射循環(huán)的信號(hào)的時(shí)間衰減曲線，但在實(shí)際應(yīng)用中還存在著許多問(wèn)題。首先，要記錄的時(shí)間衰減非常快，比如普遍使用的有機(jī)熒光團(tuán)的光致發(fā)光過(guò)程僅持續(xù)幾百皮秒到幾十納秒；另外不僅要獲取熒光壽命，還要還原熒光衰減曲線形狀，通常為了解決多指數(shù)衰減，必須能夠在時(shí)間上將記錄的信號(hào)解析到這樣的程度：由幾十個(gè)樣品進(jìn)行衰減。使用普通的電子瞬態(tài)記錄儀很難達(dá)到所需的時(shí)間分辨率。 另外如果發(fā)射的光太弱則無(wú)法產(chǎn)生代表光通量的模擬電壓。 實(shí)際上光信號(hào)可能只有每個(gè)激發(fā)/發(fā)射周期的幾個(gè)光子。 然后信號(hào)本身的離散特性導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行模擬采樣。 即使可以通過(guò)增加激發(fā)功 ...

是通過(guò)測(cè)量激光脈沖的飛行時(shí)間來(lái)測(cè)量系統(tǒng)與目標(biāo)之間的距離。激光探測(cè)系統(tǒng)向目標(biāo)發(fā)射一個(gè)激光脈沖，經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射后測(cè)量所經(jīng)歷的時(shí)間τ，則所測(cè)得距離為：式中， c 為真空中的光速。脈沖激光測(cè)距技術(shù)具有測(cè)量范圍遠(yuǎn)、精度較高、測(cè)距速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于軍事、航天航空等領(lǐng)域。1973 年，美國(guó)NASA 在SKYLAB 衛(wèi)星上安裝測(cè)高儀，可以達(dá)到的測(cè)距范圍為453km，測(cè)距精度為15m。中科院上海光機(jī)所研制出來(lái)的便攜式測(cè)距儀，用它對(duì)能產(chǎn)生漫反射的水泥墻進(jìn)行測(cè)距，測(cè)距范圍為100m，測(cè)距精度0.5m。雖然脈沖飛行時(shí)間測(cè)距法可以測(cè)得的范圍比較遠(yuǎn)，但是，由于受到計(jì)時(shí)精度的限制，最高的精度能達(dá)到cm 數(shù)量級(jí)，在 ...