飞秒激光微加工系统

采用Ekspla公司的纳秒工业YAG激光器，型号Baltic对钠钙玻璃的微加工过程进行了研究。给出了激光加工参数和加工质量之间关系的重要信息。

超弱反射光纤布拉格光栅阵列的飞秒激光逐点直写大规模制备，这里展示了一种使用飞秒激光逐点直写（PbP）技术制造耐高温 UWFBG 阵列的新方法。目前，国内研究者已经实现了、使用飞秒激光加工系统透过光纤涂层直写刻写 PbP，实现了在传统单模光纤 (SMF)中成功制造出峰值反射率低至 ∼ - 45 dB（相当于 ∼0.0032%）的 UWFBG超弱反射光纤光栅。

锁模激光产生的超低位相噪声脉冲提供一种产生具备亚飞秒(RMS)时间抖动的射频或微波信号的便利途径，比超低噪声石英晶振的位相噪声低几个数量级。另一方面，制冷的宝石晶振需要一个庞大的制冷系统，其复杂性限制了它在很多场合的应用。近年出现的新型的、基于光学频率梳的超低噪声微波信号源可以实现极高的位相稳定性和低位相噪声，这种设备的安装、维护技术却过于困难而且昂贵

为了克服激光玻璃和聚合物切割固有的挑战，Fluence的研究人员开发了一种使用超快飞秒光纤激光器的流线型技术。该方法提供了独立于方向的高速切割，具有高质量的边缘和减小的切口宽度，即使是厚玻璃也能达到每秒米的速度，并且不会产生碎屑/烟雾，对环境友好。测试表明，该方法适用于各种材料，包括蓝宝石，以及显示器和消费电子市场上的大多数玻璃应用，如移动设备的盖玻片和可折叠显示器的超薄玻璃（UTG）。对于UTG，结果表明，仅使用250fs脉冲就可以实现低于100nm的表面粗糙度。

纳秒激光剥蚀长石效率很低！激光参数：193nm, 60μ m, 8 J cm-2。纳秒激光剥蚀长石产生大量沉积物，纳秒激光表现出明显的基体依赖，飞秒激光在不同物质之间剥蚀速率比较接近。飞秒激光可以改善透明矿物（如长石）剥蚀效率。飞秒激光-纳秒激光信号强度对比。

激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱法（LA-MC-ICP-MS）对地质矿物的n位Sr同位素分析对岩浆源组成和地质过程来说的是一种强大的追踪技术。然而，由于Sr浓度低、同重元素或复杂结构小颗粒干扰，因此在对天然矿物特别是对长石等透明矿物进行分析时87Sr/86Sr比值的准确度和精密度不能令人满意。在这项研究的分析结果表明，飞秒激光对各种样品的剥蚀率（每个脉冲0.08 -0.11μ m）是一致的。但是使用纳秒激光剥蚀效率受地质材料影响相当明显，例如长石和黄铁矿剥蚀率分别为每个脉冲0.144μ m和0.026μ m。此外，由于飞秒激光的剥蚀效率较高，在相同的能量下分析长石中的Sr飞秒激光灵敏度是纳秒激光敏度的3.4倍。飞秒激光的这些优点不仅有利于消除激光剥蚀过程中的基体效应，而且有助于提高透明矿物的分析准确度。我们还证明了在6 - 12mLmin-1 N2条件下，同重元素钙二聚体（CaAr++CaCa+）和Kr+的干扰值分别降低了6.5-11.7和5-12.5。此外，随着N2 （12 mLmin-1）的加入，铷的灵敏度受到抑制，Rb/Sr信号比下降1.47倍。由于加入N2的抑制作用，尤其是对富含铷的长石87Sr/86Sr和84Sr/86Sr比值的准确度和精密度均有提高。结合飞秒激光系统的优点和氮气的加入，改进了原位微区Sr同位素的分析方法。对天然斜长石、高Rb/Sr（0.46）的K-长石和低Sr的斜长石进行分析，87Sr/86Sr比值的准确度和精密度结果令人满意，验证了该方法的可靠性。主要元素Sr和Rb含量不同的四种长石具有均匀的Sr同位素组成，因此可以推荐作为原位微区Sr同位素分析合适的参考材料。本文提出的方法可以为单一矿物提供高空间分辨率的地球化学信息。

大多数时候，在购买产品时，我们会寻找质量、价值和创新等基本特征。在激光世界中，情况更为复杂，因为这些工具有各种参数（脉冲持续时间、波长、峰值功率、能量或重复率）。当激光器用于具有挑战性的材料加工应用时，对这些参数的要求可能非常严格。

高稳定性的时间信号分发对于大科学装置（如粒子加速器等）基础设施有非常重要的意义。未来加速器对于稳定时基的要求将会越来越高。基于自由电子激光的新一代高亮度超快X射线光源通常要求其分配到加速器和激光系统的射频信号具备10飞秒以下的时间精度。

我们展示了一种相干激光雷达，该激光雷达使用宽带飞秒光纤激光器作为光源，并通过阵列波导光栅将返回的外差信号分解为N个光谱通道。对数据进行非相干处理，以使表面振动的多普勒测量提高N倍。对于N=6，我们在10ms内实现了153Hz的灵敏度，对应于0.12mm/s的运动，尽管信号被散斑加宽到14kHz。或者，对数据进行相干处理以形成范围图像。对于平坦目标，我们实现了60米的距离分辨率，主要受源带宽的限制，尽管信号路径中有1公里的光纤色散。

飞秒锁模激光器是产生宽带光频梳的适合设备。锁模激光器的频谱包括系列分立的谱线，相邻谱线之间的频率差等于锁模振荡器的重复频率(frep). 一台锁模飞秒激光器天然就是一台光频梳，具备数纳米～数十纳米的谱宽；通过强非线性光学作用，例如高度非线性的光纤 (HNLF)，光梳的谱宽更可以进一步扩展。这种技术可以产生“倍频程”光谱，即光谱中高频率分量至少是低频率分量的二倍.?

使用飞秒激光电感耦合等离子体质谱仪分析钛铁矿中57Fe和49Ti的浓度大约比NIST SRM 610高1.8倍。与193nm准分子激光器相比，257nm 飞秒激光器的元素分离量较小。采用193nm准分子激光剥蚀时，激光能量密度的选择对钛铁矿元素分离有显著影响。与飞秒激光相比，纳秒激光生成的剥蚀坑和沉积气溶胶形貌的扫描电镜图像显示了更大的熔化效应，烧蚀坑周围颗粒沉积面积更大。在纳秒剥蚀坑周围喷出物主要由大滴再凝固的熔融物质组成；然而，在飞秒剥蚀坑周围的喷出物是由形状“粗糙”的微粒团块组成。这是纳秒激光和飞秒激光不同剥蚀机制的结果。使用NIST SRM 610作为193nm准分子LA-ICP-MS和fs-LA-ICP-MS的参考材料，可以对钛铁矿样品进行非基体匹配条件下的定量分析。采用193nm准分子LA-ICP-MS 在12.7 J cm-2高激光能量密度条件和采用fs-LA-ICP-MS对钛铁矿样品中的大部分元素进行分析，得到的结果一致。

LA-ICP-MS是地质环境样品原位分析最有前途的技术之一。然而，在使用非矩阵匹配校准时，测量精度有一些限制，特别是对挥发性和亲铁/亲铜元素。因此，我们研究了一个新的200nm飞秒(fs)激光消融系统(NWRFemto200)测量基质相关效应，该系统使用不同基质和不同光斑尺寸(10到55μ m)的参考材料。我们还用两个纳秒(ns)激光器、193nm准分子(ESI NWR 193)和213nm Nd:YAG (NWR UP-213)激光器进行了类似的实验。200nm激光烧蚀的离子强度远低于213nm Nd: YAG激光，因为烧蚀率降低了约30倍。我们的实验并没有显示出与200nm fs激光器有显著的矩阵相关性。因此，可以对不同矩阵的多元素分析进行非矩阵匹配标定。22种国际合成硅酸盐玻璃、地质玻璃、矿物、磷酸盐和碳酸盐参考材料的分析结果证明了这一点。校准仅使用认证的NIST SRM 610玻璃进行。在整体分析不确定因素下，200nm fs LA-ICP-MS数据与现有参考值一致。

激光加工与材料处理无疑是激光器最大的应用领域之一。近年来在传统的切割、焊接、打标的基础上，越来越多的新激光加工处理工艺被开发出来并迅速在业界推广。

啁啾脉冲放大（Chirped Pulse Amplification, CPA）技术是产生超短脉冲、超高峰值功率激光的一种技术。作为商品化TW - PW 飞秒激光器制造商，Amplitude在钛宝石泵浦领域具备多年的经验和技术。

开展了利用飞秒激光剥蚀多接收等离子体质谱进行硫化物矿物中Pb 同位素原位微区分析技术研究, 采用高温活化活性炭过滤载气中的Hg, 使得Hg 背景信号降低了48%, 进一步降低检出限, 分析过程的分馏效应及质量歧视效应校正采用内标Tl 和外标NIST SRM 610 相结合方式进行.

飞秒激光具有超短脉冲和超高电场强度两个特征。它已广泛应用于物理化学反应的动力学过程分析和热效应可忽略的超精细加工。在这个过程中，飞秒激光显示出与皮秒、纳秒脉冲不同的特性，如热影响区域小、作用效果能够超过光学衍射极限、良好的空间选择性等。这些特性在许多领域有着重要的应用价值，如超精细加工、微光子器件制造、医学精密手术、高密度三维光存储等。本文针对这一领域中的一些问题进行了讨论，特别是对飞秒激光脉冲与透明介质非线性相互作用进行了初步的研究。1分别使用脉冲宽度为ps和fs量级，波长为800nm，重复频率lkHz的激光脉冲，在熔融石英中形成了单发脉冲导致的损伤位点阵列。并对单个损伤位点，使用光学显微镜和图像传感器对其形态进行了观测。分析了激光照射后沿入射光方向将出现分立的损伤结构原因。另外，发现透明介质的材料损伤阈值与聚焦条件有关系，随着数值孔径的增加，阈值能量逐渐减小。2使用不同脉冲宽度的激光照射白宝石晶体，得到不同的损伤形态。白宝石在rlS激光脉冲作用下形成的典型的“米”字形结构，这与白宝石晶体结构相对应。在2．Ips激光脉冲作用下，晶体内部产生的“十”字形损伤。fs激光脉冲聚焦到白宝石内部时，出现“一”字形结构。损伤外型与偏振方向无关，显然不同脉宽的激光照射晶体产生不同的热效应。3近红外飞秒激光在石英玻璃照射后诱导产生色心，分析认为，在近红外飞秒激光强度低于宏观破坏阈值时，纯石英玻璃中SiE’心的形成主要是由于超短脉冲激光引起的焦点区域激光能量沉积和激子自陷引起的，属于玻璃网络的本征结构改变。4采用高温熔融法制备了银掺杂的锂铝硅酸盐微晶玻璃。经近红外飞秒激光照射和热处理后，通过显微镜观察及x射线衍射分析，发现玻璃内部形成以银原子为晶核的工f204，2033Si02多晶结构微晶，晶体细小，呈乳白色，为六方晶系。呈现空间取向分布结构。飞秒激光照射部位玻璃折射率发生明显变化，出现析晶：末照射部位折射率无明显变化，仍为玻璃体。

采用266 nm飞秒激光烧蚀(fLA)系统连接多集电极ICP-MS (MC-ICP-MS)，通过严格控制分析程序，获得了具有良好精度和准确性的铅同位素比值数据。266nm飞秒激光烧蚀诱导的质量分馏率约比193nm准分子激光烧蚀(eLA)诱导的质量分馏率低28%。摘要采用调优Tl比的Tl归一化指数律校正方法，获得了具有较好精度和准确度的Pb同位素数据。NIST SRM 610、612、614玻璃参考材料的Pb同位素比值 USGS bhvog - 2g、BCR-2G、GSD-1G、bir1 g 采用fa - mc - icp - ms法测定MPI-DING GOR132-G、KL2-G、T1-G、StHs60/80-G、ATHO-G、ML3B-G。在2s测量不确定度范围内，测得的铅同位素比值与参考值或公布值吻合较好。利用飞秒激光消融MC-ICP-MS分析获得了GSE- 1G、GSC-1G、GSA-1G、CGSG-1、CGSG-2、CGSG-4、CGSG-5玻璃基准材料的高精度铅同位素资料技术。

OPHIR作为全球最大的激光量测设备厂商，推出了一款工业系统集成的OEM功率计探头—Helios，可实现在线测量、无需水冷和风冷

单个流体包裹体成分 LA-ICP-MS 分析在精准示踪成矿物质来源和精细刻画成矿过程方面具有独特优势,但目前流体包裹体标样的研究还较缺乏,制约了该分析方法的发展和应用。 本文通过高温加热-淬火法,结合金刚石磨片打磨和 HF 酸蚀,在石英中合成了数量多、大小适中且多为规则状 / 椭圆状的适用于 LA-ICP-MS 分析的多元素( B、Na、K、Mn、Co、Rb、Sr、Mo、Cs、W)流体包裹体标样。 合成的流体包裹体标样冰点相对标准偏差(RSD)小于 2%,显示均一性很好。 193 nm 激光和飞秒激光对该标样进行对比分析,结果显示 193 nm 激光获得的元素含量相对误差绝大多数( ＞85%) 在±20%以内,RSD 变化在 5% ~17%之间,测试准确度和精度与国际同行实验室相当。 飞秒激光获得的元素含量多数( ＞80%) 相对误差在±30%以内,RSD 变化在 11% ~ 25%之间,准确度和精度比 193 nm 激光略差,但与国际同行实验室相当甚至更优,表明飞秒激光分析方法是可行的。 飞秒激光能够极大地提高流体包裹体分析成功率和效率,具有广泛的应用前景,值得开展深入研究。

由于飞秒激光的频率远远高于THz的频率，可以认为，在第二束飞秒激光到探测晶体的时候，对此时的THz信号进行探测。达由于延迟线可以控制探测束飞秒激光的光程，因此，可以让探测的时间点和产生的THz信号的时间起点有一定的时间差，通过不断地改变这个时间差（光程差），可以探测到不同时间点的THz信号。由于飞秒激光是连续不断地发射，每一次飞秒激光的发生都会得到一个探测信号，通过若干次地改变延迟线的长度，进而改变对透射（反射）THz信号的探测时间点，最终就可以得到一个完整的透射（反射）THz信号的强度随时间变化的图谱，也就是THz-TDS结果。

开发了利用飞秒激光剥蚀多接收等离子体质谱(fLA-MC-ICPMS)微区原位分析以铜为基体的金属、硅酸盐玻璃及长石等中的铅同位素组成的方法.利用本研究建立的方法对NIST(NIST SRM 610, 612, 614), USGS(BHVO-2G, BCR-2G, GSD-1G)和MPI-DING (GOR132-G, KL2-G, T1-G, StHs60/80-G))标准玻璃中Pb同位素组成进行了准确测定, 结果与参考值在2 s误差范围内完全一致. 此外, 利用本研究的方法对高温炉合成的长石熔融玻璃进行了Pb同位素微区分析, 结果与化学法在误差范围内吻合.

由于飞秒激光的频率远远高于THz的频率，可以认为，在第二束飞秒激光到探测晶体的时候，对此时的THz信号进行探测。达由于延迟线可以控制探测束飞秒激光的光程，因此，可以让探测的时间点和产生的THz信号的时间起点有一定的时间差，通过不断地改变这个时间差（光程差），可以探测到不同时间点的THz信号。由于飞秒激光是连续不断地发射，每一次飞秒激光的发生都会得到一个探测信号，通过若干次地改变延迟线的长度，进而改变对透射（反射）THz信号的探测时间点，最终就可以得到一个完整的透射（反射）THz信号的强度随时间变化的图谱，也就是THz-TDS结果。

使用 飞秒激光脉冲和结合PM 技术通过 SMF 的丙烯酸酯聚合物涂层和低 NA 透镜（40 mm 柱面透镜）刻写 FBG 新方法。 只有对丙烯酸酯聚合物涂层进行适当的飞秒预光处理后，才能实现透过聚合物涂层的光纤光栅刻写；最终可以实现透过光纤的丙烯酸酯聚合物涂层写入的高质量 FBG，在 SMF 中的中心布拉格波长约为 1548.5 nm 时、传输损耗为 -30 dB。 最终测量的波长对应变的灵敏度约为 0.8 pm/με，测量的波长对温度的灵敏度约为 10.7 pm/°C，这些数据与去除涂层刻写FBG的灵敏度非常相似 。 实验表明：采用低NA透镜透过聚合物涂层刻写FBG的预光处理的新方法可能为在LMA光纤和用于激光应用的双包层光纤中刻写FBG提供新的生产方法。

在使用标准样品进行原位微区硫同位素测定时，我们制备了一系列粉末压片和黄铜矿玻璃标准样品来纠正质量偏差。采用飞秒激光剥蚀多收集器电感耦合等离子体质谱法（fsLA-MC-ICP-MS）测定了标准样品的硫同位素组成。黄铜矿玻璃（YN411-m）是将黄铜矿在N2保护条件下于1000° C融化，然后快速淬火制成。采用fsLA-MS-ICP-MS对YN411-m进行了多次均匀性测定，外部精度为0.28‰（n = 35）。当测定黄铜矿（GC）δ 34S时，使用矿物颗粒、粉末压片、黄铜矿玻璃片作为标准。结果表明，基体效应是由浓度、元素组成和晶体结构引起的。从实用性考虑，熔融玻璃比粉状压片更合适作为标准样品。我们还发现载气流量、激光通量和光斑尺寸对结果的规律性有影响。因此，我们可以不使用匹配的标准样品，通过调整激光和MC-ICP-MS的参数来获得准确的δ 34S结果。此外，fsLA-MC-ICP-MS由于可以极大地提高灵敏度、空间分辨率（10 - 20μ m）因此非常有利于原位微区硫同位素测定。可以通过分析较小的矿物微区，特别是成矿后期充填的硫化物矿物，来解释多成因矿床的成因

研究结果表明，利用飞秒激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱法可以对太阳电池薄膜的成分进行高精度的定量分析。结果表明，在飞秒激光束（λ = 1030 nm, τ = 450 fs）扫描CIGS表面时，采样条件对扫描结果有较大的影响。在最佳采样条件下测得的fs-LA-ICP-MS信号，通常与电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量的参考浓度呈一条校准直线。fs-LA-ICP-MS预测的铜、铟、镓、硒元素的浓度比准确度较高，达到ICP-OES测定值的95% - 97%。

采用立陶宛Ekspla公司的SL系列高能皮秒激光器对国际热核聚变实验堆（ITER）计划相关靶材料样品进行了激光诱导击穿光谱学（LIBS）测量和研究。

尽管LA-ICP-MS有大量的成功应用，但是元素分离仍然是地球科学应用中的主要局限，这种局限在高空间分辨率分析中尤其突出。本研究采用193nm ArF准分子纳秒(ns)激光器和257nm飞秒(fs)激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法，研究了硅酸盐玻璃NIST SRM 610和GSE-1G的元素分离和质量载荷效应。与在ns-LA-ICP-MS中观测到的相反，在fs-LA-ICP-MS中，16-24μ m的小粒子的分离效率低于40-60μ m的大粒子分离效率。在193nm准分子激光LA-ICP-MS中观察，硅酸盐玻璃材料NIST SRM 610和GSE-1G中的Li、Na、Si、K、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Rb、Cs和U的分离行为存在显著差异，利用257nm fs-LA-ICP-MS在高空间分辨率下消除了这些差异。此外，与ns-LA-ICP-MS相比，fs-LA-ICP-MS的质量负载效应和与基体相关的质量负载效应也有所降低。除Sb、Pb、Bi外，元素分离与所选的激光通量无关，与ns-或fs-LA-ICP-MS无关。在本研究中，选择24μ m光斑来测试LA-ICP-MS在高空间分辨率下的分析能力。我们使用fs-LA-ICP-MS对MPI-DING、USGS、NIST玻璃样片中的大部分元素的测试数据与参考值具有一致性，误差小于10%。对于ns激光剥蚀分析，其准确性高度依赖于使用的校准策略（传统的外部校准方法或100%氧化物归一化方法）和选择的外部参考物质（NIST SRM 610或GSE-1G）。与193nm准分子LA-ICP-MS相比，fs-LA-ICP-MS中较少的激光诱导元素分离和基体效应使其更适合于高空间分辨率硅酸盐材料的分析。

激光粒度分析仪，是指以激光作为探测光源的粒度分析仪器，通过颗粒的衍射或散射光的空间分布（散射谱）来分析颗粒大小，已成为当今比较流行的粒度测量仪器之一，，具有测量动态范围大、测量速度快、重复性好、操作方便等优点，尤其适合测量粒度分布范围宽的固体颗粒和液体雾滴。激光粒度仪作为一种测试性能优异和适用领域极广的粒度测试仪器，已经在其他粉体加工与应用领域得到广泛的应用。激光粒度进样方式分为干法、湿法两种。湿法是利用水或其它试剂将样品颗粒分散后测量，湿法又包括微量进样池和超声循环池两种附件。超声循环池具有不同的循环速度，可提供超声以增加样品的分散性，根据样品特性自由选择，可针对样品优化分散条件；微量进样池具有不同的搅拌速度，搅拌速度均匀且样品需求量小。干法测定部件采用气旋方式样品抽吸结构，抽吸与喷射2段作用，从而出色实现样品的稳定气相分散，可实现高灵敏度、高重现性、高分辨率的测定干燥样品的粒径分布。岛津激光粒度（SALD）系列包含多款产品，主要包括SALD-2300、SALD-7500nano、IG-1000、SALD-7500和DIA-10等众多型号，适合多种粒度范围测量。除光学系统，不同机型也有相应多种规格的进样器可供选用进样器，根据样品特性可以选择湿法（微量进样池和超声循环池）和干法测试样品粒径，可以帮助客户大大提高分析速度和工作效率。

德国attocube公司的激光干涉仪，可以在低温环境下使用激光探头对扫描台的扫描运动进行实时检测（高速扫描）。结合对扫描台的施加电压进行实时反馈控制，可解决低温下非线性扫描问题。

为了满足塑料的不同生产目的，如保护作用、实用性和美观，它们往往被制成各种颜色。在使用拉曼显微成像等光谱技术分析微塑料时，塑料中的染料/色素会导致结果不准确。本应用简报通过使用 Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统分析有色聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 微塑料来展示了如何克服这一挑战。该系统实现了不受颗粒颜色影响的准确微塑料分析。