研究了时间整形飞秒激光在熔融硅表面诱导纳米周期条纹结构的电子动力学过程.通过引入非线性电离机制和表面等离子激元的瞬态作用机理,建立了关于时间整形飞秒激光诱导和调控熔融硅表面纳米周期条纹结构的电子动力学模型,并应用该模型研究获得了纳米条纹周期与时间整形脉冲时间间隔的定量关系.理论研究结果表明,通过调节时间整形脉冲的时间间隔可以实现操控表面等离子激元与激光瞬态干涉过程中的波矢配对,最终可实现对诱导的纳米条纹周期的调控.此模型预测得到的纳米条纹周期与实验结果符合得很好.该研究对于深刻理解整形脉冲链诱导材料表面纳米周期结构的电子动力学操纵机制以及对条纹周期的调控都具有重要的理论价值.

具有曲线表面微结构的材料是微光学和生物医学装置的高度期望。 然而，有效地实现这样的设备在技术上仍然具有挑战性。 本文演示了一种简便灵活的方法来制造形状和尺寸可控的曲线形微结构。 该方法由飞秒激光曝光和氢氟酸溶液的化学蚀刻过程组成。 通过定点和步进式激光辐照，然后进行化学处理，在石英玻璃上制成了具有不同轮廓的凹形微结构，例如球形，圆锥形，钟形和抛物线形。 凸结构通过浇铸复制Craft.io复制到聚合物上。 在这项工作中，我们使用了这项技术来制造可用于3D细胞培养的高质量微透镜阵列和高纵横比微Kong。 这种方法具有许多优势，例如高效，可扩展的形状可控和易于操作。

飞秒强激光与物质相互作用后辐射出的高次谐波,具有单光子能量高、脉冲持续时间短、时空相干性好等特性,可以作为实验室台式化超快真空紫外和软X射线波段光源,同时高次谐波也可用于产生阿秒脉冲。这些先进光源的产生,极大地丰富了人类物质科学的研究手段。结合本课题组的高次谐波研究进展,介绍了气体高次谐波和固体高次谐波的产生原理、优化及应用。

报道了主动锁模飞秒脉冲掺Er3+光纤激光器的实验结果。在光纤环形腔中通过引入粗波分复用器(CWDM)作为宽带滤波器,实现了中心波长在1550 nm,重复频率为2.5 GHz,谱线3 dB带宽为10.2 nm(对应的脉冲宽度为247 fs)的激光脉冲输出。此时的抽运功率为186 mW,激光器输出平均功率为1.3 mW,从而获得了能够产生飞秒脉冲的高重复频率主动锁模掺Er3+光纤激光器。

基于双光子荧光法测量原理，实验研究空气中飞秒激光成丝区域内飞秒脉冲的时域特性。实验结果证明，该测量技术可以同时对成丝区域内飞秒脉冲的宽度、啁啾率以及光束半径进行测量，在空气中飞秒激光成丝的动态过程的研究中具有应用价值。

本文通过计算机叠代法,分析计算了一般所用的λ_m/4单膜系介质腔镜的色散,发现用这种腔镜难以补偿腔内脉冲的正啁啾.设计了一种双膜系介质镜,它具有补偿正啁啾所需的合适色散量φ(ω)=1.3×10~(-28)sec~2,用它代替一般腔镜,结果在没有附加任何其它色散元件情况下,直接从简单的碰撞锁模染料激光器获得30fs的脉冲输出.

构建了全保偏双包层掺镱大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)的单级飞秒激光直接放大系统。光子晶体光纤(PCF)振荡级采用孤子型锁模运转，放大级采用非线性放大技术。该系统获得的高功率飞秒脉冲输出平均功率为34 W，脉冲宽度约为50 fs，重复频率为42 MHz，对应脉冲能量为0.8 μJ，峰值功率为16.2 MW。

运用全光学方法研究了具有较弱磁晶各向异性的FePt薄膜中的超快磁化进动行为。利用飞秒激光脉冲诱导产生磁化进动，基于时间分辨磁光克尔光谱方法测量其动力学过程，并通过拟合分析获得了进动频率与Gilbert阻尼因子的外场及激发能量依赖关系。基于微磁学理论和实验条件推导的磁化进动频率表达式能够很好地解释进动频率的非线性外场依赖关系，而频率随激发能量缓慢增大源于更高的平衡温度。分析表明本征磁阻尼因子比文献报道的L10-FePt薄膜的磁阻尼小得多，而有效磁阻尼随外场增大迅速减小源于磁不均匀性。实验还发现提高激发脉冲能量可以减缓一致性磁化进动的能量耗散。

飞秒激光的低热输入、极小热影响区的特点使其在微纳米尺度材料连接领域有明显的优势。为了将石英玻璃与硅可靠地连接在一起，使用功率为4~30 mW，频率为1 kHz，波长为800 nm 的飞秒激光对石英玻璃与硅进行连接，测试了接头的剪切强度，对接头横截面进行腐蚀处理，观察截面，分析了接头断裂前后的形貌特征，研究了激光参数，如激光功率、扫描速度、聚焦物镜的数值孔径以及离焦量对接头强度的影响规律。实验结果表明，根据焊接工艺的不同，接头强度分布在7~54 MPa之间。将激光准确定位到界面处，在合适的激光功率和扫描速度下可以降低焊缝缺陷，得到剪切强度较高的接头。

Different types of femtosecond optical tweezers have become a powerful tool in the modern biological field. However, how to control the irregular targets, including biological cells, using femtosecond optical tweezers remains to be explored. In this study, human red blood cells (hRBCs) are manipulated with femtosecond optical tweezers, and their states under different laser powers are investigated. The results indicate that optical potential traps only can capture the edge of hRBCs under the las