講座題目：飛秒激光輻照下的氣體、固體和液體光學性質(zhì)動力學

報 告 人：Vitaly Ivanovich Konov

時 　 間：2020年1月13日(周一)10:00-12:00

地 　 點：中關村校區(qū)車輛重點實驗樓二層報告廳

主辦單位：研究生院、機械與車輛學院

報名方式：登錄北京理工大學微信企業(yè)號---第二課堂---課程報名中選擇“【百家大講堂】第313期：飛秒激光輻照下的氣體、固體和液體光學性質(zhì)動力學”

【主講人簡介】

  Konov教授是俄羅斯科學院通訊院士、俄羅斯工程院院士、俄羅斯科學院自然科學中心主任、俄羅斯國立核研究大學莫斯科工程物理學院激光微納技術學部主席。他在1983年獲得博士學位，研究方向涵蓋了激光微納技術、等離子體物理、材料科學、生物光學、新型碳材料的合成等。Konov教授共發(fā)表論文600余篇，授權(quán)專利24項。同時，Konov教授獲得了包括功績勛章、俄羅斯光學學會獎章、國家科學技術獎、國際光學工程學會會士等多項榮譽。

【講座信息】

  利用干涉泵浦探測技術研究在超快脈沖激光（脈沖時長100至1100飛秒）作用下，氣體、固體和液體介質(zhì)的光學性質(zhì)（折射率n和透射率）在時間與空間維度上的變化。聚焦光斑半徑為2至15微米，所得到的光斑通量為1至300J/cm2。激光波長為1030nm、800nm、400nm和266nm，脈沖重復頻率自1kHz至1MHz，實現(xiàn)了最高延時為1.5ns的雙脈沖探測。在不同的氣壓下，脈沖激光聚焦在一個充滿了空氣、氬氣或氦氣的空腔內(nèi)，空腔被放置在充滿水的石英容器或是硅晶體的內(nèi)部。

  揭示導致介質(zhì)的折射率發(fā)生可逆變化的三大主要因素：（1）克爾效應，即反射率n增加，形成了一個凸透鏡，并且導致了光線的聚焦（自聚焦）；（2）多光子吸收和離子云的產(chǎn)生，相當于產(chǎn)生了一個凹透鏡和激光能量的非線性吸收；（3）水和其他液體的自由電子轉(zhuǎn)變?yōu)槿軇┗娮颖憩F(xiàn)出的反射率n的增加；以及在超快激光材料加工中，介質(zhì)的光學性質(zhì)對于加工的效率和精確的影響。

Temporal and spatial variation of gas, solid and liquid medium optical properties (refractive index n and transmittance) induced by ultra-short laser pulses (duration 100 – 1100 fs) were studied by pump-probe interferometric technique. Focal spot radius was 2-15μm that allowed to obtain laser fluence 1-300 J/cm2. Laser wavelength was 1030, 800, 400 or 266 nm, pulse repetition rate 1 kHz – 1 MHz, tandem fs pulse irradiation with time delay up to 1,5ns was also possible.Laser pulses were tightly focused either in a gas chamber with air, argon or helium at different pressures, inside a water filled quartz cell or in the bulk of silicon (diamond) samples. 

It will be shown that three major phenomena govern the observed reversible changes of medium refractive index Δn, induced by (1) Kerr effect, when n grows and a positive lens is formed leading to beam focusing (self-focusing); (2) multi-photon radiation absorbtion and production of ionized particles cloud that acts as a negative lens (Δn<0) and non-linear absorber of laser energy; (3) conversion of free electrons into hydrotized (solvated) electrons in water and some other liquids when initially laser excited medium with negative Δn demonstrates Δn>0.
 

The role of laser-induced variation of medium optical properties on efficiency and precision of materials processing by ultra-short pulsed laser beam will be also discussed.