超快光物理与激光光谱

研究领域：

1.超快光物理与激光光谱

2.非线性光学和信息光子技术

3.飞秒激光微纳加工

主要研究方向：

1、飞秒光学克尔效应及光学克尔门的应用

（1）飞秒时域光学克尔效应中自衍射效应的调控

研究了氧化铋玻璃、有机-无机复合材料的三阶光学非线性响应。实现了时间响应优于90飞秒的全光开关。研究了在时间分辨光克尔效应测量中的自衍射效应和克尔效应的竞争，首次实现了在光克尔效应中对自衍射效应的调控。

（2）利用飞秒光克尔门技术测量氧化锌超快载流子动力学过程
   通过泵浦-探测技术和时间分辨超快荧光测量技术测量了氧化锌薄膜材料发生在皮秒、飞秒量级上的载流子和载流子散射，光学声子和载流子散射等超快微观物理过程。研究了载流子和声子发生在超短时间尺度内的动力学过程，为实现微电子器件的小尺寸和高速响应奠定基础。

（3）基于飞秒光克尔门的高时-空分辨物体形貌测量技术的研究

研制基于飞秒门控啁啾超连续谱的物体瞬态形貌测量系统。利用光克尔门在飞秒尺度内调控白光脉冲的光谱及其在形貌测量中的应用。该技术的最大特点是兼具高时间分辨率与纵向空间分辨率，特别适合于快速运动物体的瞬态形貌测量以及散射介质中运动物体的瞬态成像。

（4）基于飞秒光光克尔门的散射介质中物体形貌测量技术的研究

飞秒光克尔门能够让足够的弹道光和近弹道光到达探测器并阻止了大量的不利于成像的散射光，使用该技术测量散射介质中物体形貌具有高时间分辨率的特点。这种技术在能源动力工程，生物医学等研究领域有着重要的应用背景和学术价值。

液体推进火箭燃烧室内的混合催化剂的燃烧效率及火焰的稳定性强烈依赖于燃料和氧化剂的预混合。基于飞秒激光超快克尔门提取弹道光成像可以揭示液核破裂的瞬态过程。超快克尔门提取弹道光成像技术为人们设计高压内燃机或火箭喷嘴提供了重要的实验数据。

2、飞秒激光微纳精细加工

（1）用飞秒激光在硅及玻璃材料内部制备三维微通道和微流路

硅材料是一种常用的半导体材料，由于硅材料对800纳米飞秒激光有较强的吸收等原因，以往人们利用飞秒激光对硅材料进行微加工研究基本上都只是局限于表面。我们首次在硅内部诱导产生了三维微通道，并在硅内部诱导出了周期性的微通道。

SiC材料具有大禁带宽度、高临界击穿场强、高电子迁移率、高热导率等特性，可以在高温、高频以、高压以及高辐射等极端环境下工作。正是由于碳化硅材料特殊的性质，使得传统的硅微加工技术难以实验对碳化硅材料的微加工。我们研究了利用酒精辅助飞秒激光光刻的方法诱导碳化硅微通孔，实验结果表明酒精辅助有利于减少碎屑的沉积，增加烧蚀深度。利用酒精辅助飞秒激光加工方法在难加工材料碳化硅材料上诱导出了微通孔。

利用飞秒激光在玻璃中的自陷效应和球差效应，成功制备了纳米空孔准周期结构，通过改变激光功率等参数，实现了对纳米空孔尺度和周期等参数的调控。

（2）用飞秒激光多光束干涉技术在聚合物材料内部制备三维周期微结构

首次使用飞秒激光多光束干涉法在透明有机聚合物材料内部制备了光栅衍射效率高达92%的体光栅及二维和三维周期微纳结构。

3、非线性光学材料及其在光子器件中的应用研究

（1）光学-光学非线性相干激发调控材料分子取向-全光极化

首次提出使用飞秒激光非共振全光极化，在有机聚合物体材料中诱导非中心对称，使全光极化的适用范围从薄膜材料扩展到体材料，用此方法获得的约2%二次谐波转换效率是目前全光极化方法所达到的最高效率，比通常的全光极化诱导聚合物的二次谐波转换效率提高了4-5个数量级。利用全光极化法在几种掺杂玻璃调控材料的对称性，诱导出二次谐波，在硫系玻璃内实现了稳定及较大的光致二阶非线性。

（2）非线性光学材料及其光子器件

使用具有超快和大的非线性的氧化铋玻璃材料，实现了开启和关闭时间小于85fs的超快全光开关；首次研究了碳纳米管的光学非线性及其动力学响应；研制了掺杂酞菁PMMA有机光波导，实现了超快响应(几十皮秒)光波导型光学双稳和全光开关；研究了有机分子的激发态非线性吸收及光诱导非线性的激发态增强，实现的激发态三阶非线性比其基态增强2-3个数量级。